Physiologie de la Reproduction - Cours PDF

Physiologie de la reproduction La reproduction est le processus biologique par lequel de nouveaux organismes d’une espèce sont produits à partir d’individus préexistants  La reproduction asexuée - monoparentale - individus de même espèce et de même génome = un clone -...

Physiologie de la reproduction La reproduction est le processus biologique par lequel de nouveaux organismes d’une espèce sont produits à partir d’individus préexistants  La reproduction asexuée - monoparentale - individus de même espèce et de même génome = un clone - plusieurs modalités (la scissiparité; le bourgeonnement…..) - la simplicité des mécanismes - la colonisation rapide d’un environnement favorable mais dans le cas d’un changement du milieu, la reproduction asexuée devient défavorable Ce mode de reproduction diminue au fur et à mesure que le degré d’organisation des êtres augmente.  La reproduction sexuée Deux phénomènes alternatifs : la méiose (passage de certaines cellules à l’haploïdie) et la fécondation (la restauration de la diploïdie) En général, il y a réunion du génome venant de deux parents (elle est dite biparentale). Elle peut cependant être monoparentale c’est le cas de la parthénogenèse où il y a formation de gamètes bien que l’ovule seul participe à la reproduction (des phénomènes complexes restaurent la diploïdie) La reproduction sexuée présente l’avantage du mélange des génomes qui intervient par suite des recombinaisons génétiques accompagnant la méiose puis par le hasard de la rencontre des gamètes, ce brassage permet une grande diversification génétique à chaque génération, situation avantageuse à la survie de l’espèce dans le cadre de l’adaptation à des fluctuations climatiques, biotiques ou autres Dispersion beaucoup plus rapide d’allèles indépendants favorables à l’espèce Dans le cas de la reproduction asexuée, les individus porteurs de plusieurs allèles différents n’apparaissent que par le cumul de mutations successives d’un même clone, phénomène plus rare que les recombinaisons du génome accompagnant la reproduction sexuée la reproduction chez l’Homme Appareil génital de la femme Appareil génital de la femme L'appareil génital assure -la production des gamètes (ovules) -l’accueil et acheminement des gamètes mâles (spermatozoïdes) -la fécondation de l'ovule -le transit et l’implantation de l'œuf fécondé -le développement de l'embryon puis du fœtus pendant la grossesse -l'accouchement.  Les ovaires Ce sont les gonades ont une double fonction: exocrine et endocrine La première assure la maturation et l’émission cyclique du gamète femelle, l’ovocyte: c’est l’ovogenèse La deuxième permet l’imprégnation hormonale de l’appareil reproducteur, nécessaire à la fécondation de l’ovocyte et à l’implantation de l’œuf fécondé. L’ovaire est limité par un épithélium cubique et suspendu à la cavité péritonéale par un large ligament, c’est par cet axe (le mésovarium) qu’arrivent les vaisseaux lymphatiques et les vaisseaux sanguins (artère ovarique et branche de l’artère utérine) et pénètrent dans la région centrale de l’ovaire ou zone médullaire. L’ovaire Des fibres nerveuses arrivent du nerf supra ovarien qui chemine le long du ligament suspenseur et du plexus nerveux qui suit le trajet de l’artère ovarique, ces fibres sont de nature noradrénergiques, cholinergiques et peptidergiques Les nerfs forment un réseau dans la zone médullaire et se ramifient autour des follicules ovariens et les vaisseaux sanguins, elles interviennent dans: le contrôle de la vasomotricité la régulation du développement folliculaire la stéroïdogenèse ovarienne le mécanisme de l’ovulation. La zone corticale comporte une couche conjonctive sous-épithéliale (l’albuginée) Sous l’albuginée, les follicules ovariens contiennent les ovocytes. Deux types de follicules: les follicules involutifs qui dégénèreront (corps fibreux). les follicules évolutifs ou gamétogènes dont un seul par cycle atteindra la maturité et pondra un ovocyte Il existe différents types de follicules évolutifs correspondant à des stades de maturation progressive au niveau de la même structure morphologique Chronologiquement: le follicule primordial le follicule primaire le follicule secondaire le follicule mûr, tertiaire ou follicule de De Graaf Chaque follicule contient un ovocyte de premier ordre ou ovocyte I (2n) bloqué au stade de la prophase I (diplotène) et des cellules folliculaires.  L’ovogenèse C’est la production des ovules, ce sont des cellules très spécialisées dans leur fonction qui est d’engendrer, après fécondation, un nouvel individu de même espèce. les principales étapes sont toujours les mêmes : -La colonisation des gonades par les cellules germinales primordiales. -La multiplication des ovogonies et leur augmentation de taille, donne une population d’ovocytes primaires (cellules diploïdes). -La méiose a lieu pendant la phase de maturation mais la première division de méiose s’arrête en cours de prophase pour une période allant de quelques semaines à quelques années suivant les espèces. Durant cette période de pause, où l’ovocyte est encore diploïde, il y a accumulation de réserves, de protéines telles les histones, stockage d’ARNm, de ribosomes…. C’est aussi, durant cette période où beaucoup d’ovocytes dégénèrent La fin de la maturation ne peut intervenir que chez la femme sexuellement mûre : achèvement de la méiose, avec une première division inégale du cytoplasme, (peu avant l’ovulation) donnant l’ovocyte secondaire (haploïde : n chromosomes à 2 chromatides) et un premier globule polaire, haploïde aussi. La seconde division donne l’ovule à n chromosomes à une chromatide chacun et un second globule polaire Cette division intervient chez la femme lors de la fécondation de l’ovule par le spermatozoïde la chaîne de production des cellules reproductrices de la femme n'est pas un phénomène continu et qui dure toute la vie La femme naît avec une réserve définitive de cellules germinales qui va être diminuée à chaque nouveau cycle ovarien, et ceci jusqu'à l'épuisement total du stock, à la ménopause. Les ovogonies (ou cellules souches) vont commencer à se multiplier dès la 15e semaine de la vie embryonnaire, atteignant un pic maximal d'environ 7 millions de cellules à la fin du 7ème mois du développement embryonnaire Mais dès le 7ème mois de la vie intra utérine, un phénomène continu de dégénérescence des cellules germinales se met en place: l'atrésie folliculaire. Beaucoup d'ovocytes seront ainsi détruits tout au long de la vie jusqu'à la ménopause. Ainsi, le stock n'est déjà plus que de 1 million à la naissance, et seuls 400.000 ovocytes sont encore présents dans les ovaires au moment de la puberté. A la puberté, sous l'influence des hormones, s'installe le cycle ovarien et le début de l'ovogénèse proprement dite (transformation des ovocytes I en ovocytes II) plusieurs cellules entament cette transformation, un seul ovocyte arrivera à maturation et sera apte à être fécondé par le spermatozoïde seuls 400 ovocytes arriveront à maturation au cours de la période sexuelle active de la femme Chronologie de la vie de l’ovocyte Principales étapes de l’ovogenèse Evolution du nombre d’ovocytes en fonction de l’âge chez la femme  L’ovocyte cellule de grande taille : 60 à 150 µm de diamètre Le grand volume atteint par cette cellule est essentiellement lié à l’accumulation de réserves nutritionnelles (vitellus riche en protéines): autonomie relative à l’œuf fécondé, pendant les premières phases de la segmentation  folliculogenèse croissance et maturation du follicule et de l'ovocyte se termine par l'ovulation Contrairement à l'ovogénèse qui a un caractère cyclique, la folliculogénèse est un phénomène continu qui débute au 7ème mois de la vie intra utérine et se poursuit jusqu'à la ménopause Il n’est interrompu ni par l'ovulation, ni par la grossesse Au cours de son développement, le follicule passe par plusieurs stades: le follicule primordial (0,05mm de diamètre) =une couche de cellules aplaties disposées en couronne à l’origine de la granulosa séparée du reste de l'ovaire par la membrane de Slavianski Les follicules primaires à peine plus gros: Les cellules de la couche périphérique vont proliférer et prendre un aspect cubique Les follicules secondaires = 0,2mm environ. la granulosa est formée de plusieurs couches concentriques dont la plus interne formera la zone pellucide de l'ovule, et la plus externe: la thèque interne Les 3 types de follicules précités forment la catégorie des follicules pré-antraux qui, pour la plupart, en dehors de l'influence hormonale des cycles ovariens, dégénèreront. A ce stade de la folliculogenèse, des jonctions lacunaires ou filipodes émanant des cellules périovocytaires traversent la zone pellucide et établissent des contacts étroits avec la membrane ovocytaire. Ceci permettra la maturation coordonnée de l’ovocyte et du follicule.  A la puberté Installation du cycle ovarien Et Suite de la folliculogenèse Dès le début de la phase folliculaire du cycle ovarien, sous l'influence de la FSH, quelques follicules pré-antraux vont poursuivre leur développement. Leurs cellules vont Les follicules sécréter antraux (2 àun liquide 5mm qui va de diamètre) creuser une cavité dans le follicule: l'antrum Les cellules de la granulosa repoussent l’ovocyte vers l’intérieur de l’antre en formant la corona radiata et le cumulus oophorus les cellules de la thèque se diffferencient en thèque interne sécrétrice et théque externe Follicule de De Graaf Dans un cycle normal, une sélection s'opère dès le 5e jour du cycle (suite à l'augmentation des oestrogènes), seul le follicule le plus sensible va poursuivre son développement Ce follicule est le seul qui atteindra la maturation et fera l'objet d'une ovulation. C'est le follicule de de Graaf (15 à 30mm) l'ovulation Vers le 14e jour d'un cycle idéal de 28 jours, sous l'influence du pic de sécrétion de LH, l'ovocyte va se détacher de la paroi du follicule. Et cette dernière va être digérée, relâchant l'ovocyte qu'elle contient, environ 36 à 48h après le début du pic de LH. L’ovocyte libéré complète alors sa 1ère division  Ne pas confondre phase folliculaire d’un cycle ovarien et folliculogenèse ! La durée de la phase folliculaire d’un cycle ovarien est de 14 jours mais la croissance folliculaire dure plusieurs cycles (4 mois) et les 14 jours ne sont que la phase finale de la folliculogenèse plusieurs follicules cavitaires sont déjà formés au début du cycle et un seul sera sélectionnable Chronologie du développement folliculaire  la phase lutéale du cycle ovarien Après l’ovulation, ce qui reste du follicule (granulosa et thèques) évolue en corps jaune La durée de cette phase est fixe (14 jours) La régression fonctionnelle et structurelle du corps jaune marquera la lutéolyse et la reprise d’un nouveau cycle ovarien. En cas de gestation, il s’hypertrophie et devient le corps gestationnel L’activité cyclique de l’ovaire se traduit chez la femme et chez tous les primates par l’apparition cyclique du saignement utérin, c’est la menstruation Chez d’autres mammifères le dèbut du cycle se traduit par l’apparition de l’oestrus (état physiologique de la femelle qui accepte l’accouplement)  La reprise de la méiose Les cellules de la granulosa qui ont des ponts cytoplasmiques avec l’ovocyte bloquent la méiose en libérant une substance inhibitrice : Ovocyte Maturation Inhibitor (OMI) qui passe par le cumulus oophorus avant d’atteindre le gamète. Ce peptide inhibe l’action de la phosphodiestérase, l’AMPc s’accumule dans l’ovocyte et bloque la méiose La décharge ovulante (LH) libère l’ovocyte de cet effet inhibiteur en provoquant la fermeture des jonctions lacunaires entre les cellules et empêche donc le passage de l’OMI la phosphodiestérase n’est plus inhibée et l’AMPc chute  Fonction endocrine de l’ovaire L’ovaire fonctionne de manière cyclique et sécrète 3 types d’hormones stéroïdes (les œstrogènes, la progèstérone et les androgènes).  Les oestrogènes (C18) L’oestradiol (E2 = principal oestrogène sexuel féminin) L’oestrone (E1). L’oestriol (E3) Leur synthèse fait suite à celle des androgènes par l’intervention de l’aromatase. Cette synthèse nécessite une coopération périodique entre les cellules de la granulosa et Le taux des oestrogènes augmente progressivement du 5e jour du cycle jusqu'au moment de l'ovulation. Ensuite, il diminue lentement au cours de la phase lutéale, avec toutefois, un nouveau pic, au milieu de cette phase, résultant de la sécrétion d'oetrogènes par le corps jaune en 2e phase de cycle. Son taux chute jusqu'à la menstruation, sauf s'il y a grossesse. Les oestrogènes ont plusieurs fonctions : - un rôle important dans la folliculogenèse et intervient dans la sélection du follicule dominant - déclenche le pic de LH: lorsque le taux d’oestradiol atteint 300 à 350 pg/ml - stimulent la sécrétion de la glaire cervicale pour la rendre apte à acueillir les -assurent le développement de l'endomètre (paroi interne de l'utérus) en phase folliculaire de manière à le rendre réceptif à une éventuelle implantation. -assurent et maintiennent le développement des caractères sexuels secondaires féminins, de la puberté à la ménopause. -Enfin, les œstrogènes assurent le  La progestérone (C21) produite pendant la 2ème moitié du cycle par les cellules de la granulosa du corps jaune son taux reste stable et faible en première partie de cycle, et commence à augmenter environ 12 heures après le début du pic de LH. Il atteint un pic en milieu de phase lutéale, pour ensuite diminuer, suite à l'atrésie du corps jaune, sauf en cas de grossesse. Ses fonctions sont multiples : -Son rôle principal est de préparer l'utérus à l'implantation de l'œuf fécondé -maintient le col de l'utérus fermé -assure le développement des glandes mammaires -augmente la température corporelle centrale, immédiatement après l'ovulation.  Les androgènes le principal est l'androstènedione sécrété par l’ovaire (la thèque interne) dont la fonction essentielle est de participer à la synthèse des oestrogènes peut provenir aussi des surrénales Le fonctionnement sécrétoire cyclique de l’ovaire est sous la dépendance de l’axe hypothalamo-hypophysaire La sécrétion de FSH et LH (glycoprotéines hypophysaires) est stimulée par la sécrétion pulsatile (une décharge toutes les 90 min avec une demi vie de 2 à 5 min) de GnRH (hormone hypothalamique). L’EGF (Epidermal Growth Factor) stimule les cellules folliculaires en phase de synthèse de leurs ADN (action sur les petits follicules dépourvus d’antrum et possédant un nombre élevé de récepteurs à l’EGF L’EGF favorise ainsi l’augmentation du nombre de récepteurs à la FSH sensibilisant les cellules folliculaires à l’action de cette hormone. Les cellules de la granulosa ainsi stimulées produisent l’œstradiol qui augmente la synthèse de ses propres récepteurs ainsi que les récepteurs de la FSH. La FSH a une action trophique (multiplication et croissance) sur la maturation du follicule et stimule la sécrétion d’œstrogènes par la granulosa Ce n’est que plus tardivement qu’apparaissent les récepteurs de la LH sur la thèque interne du follicule dominant et ceci sous l’action de la FSH La LH stimule la sécrétion d’androgènes par la thèque interne et la progestérone par la granulosa.  la phase folliculaire L’évolution de ces hormones pendant le cycle montre un niveau très bas de FSH et LH au début de cette phase, puis augmentent peu à peu en entrainant une sécrétion graduelle d’œstradiol (E2), E2 exerce d’abord un rétrocontrôle négatif progressif sur l’hypophyse et l’hypothalamus la progestérone est alors basse Pendant la 2ème moitié de cette phase, la FSH baisse un peu pendant que la LH continue à augmenter. L’E2 augmente beaucoup avec un pic pré-ovulatoire (allant jusqu’à 9 fois) La progestérone commence à augmenter.  Régulation hormonale du développement du follicule de De Graaf 1 : La FSH stimule la granulosa et la synthèse de l’œstradiol(E2) 2 : L’œstradiol augmente la synthèse de son propre récepteur 3 : puis la FSH augmente la synthèse du récepteur de la LH 4 : La LH stimule la thèque et la production d’androgènes (A) 5 : Le follicule dominant produit beaucoup d’œstradiol qui provoque alors… 6 : la libération préovulatoire de LH et FSH. Régulation hormonale du développement du follicule de Degraaf Malgré la chute de FSH due à l’œstradiol, les récepteurs à FSH sont de plus en plus nombreux sur les cellules folliculaires. Les faibles taux de FSH vont donc être suffisants pour la croissance du follicule et pour le pic d’E2 préovulatoire.  la phase ovulatoire Pendant cette phase, LH et FSH atteignent leur pic (grâce au rétrocontrôle positif de l’E2 sur l’hypophyse et l’hypothalamus) puis l’E2 diminue.  La phase lutéale marquée par une diminution forte de LH et FSH mais la progestérone augmente de beaucoup (jusqu’à 10 fois sa valeur). L’E2 augmente à nouveau (ainsi qu’une autre hormone : l’inhibine qui bloque la libération de la FSH. En absence de grossesse, Les hormones stéroïdes et l’inhibine atteignent leur niveau le plus bas, la FSH repart et le saignement commence. Il y a une coopération entre les deux types cellulaires du follicule, les cellules de la granulosa importent les androgènes produits par les cellules de la thèque interne et les transforment en oestradiol, l’aromatase n’existe que dans la granulosa  Biosynthèse des stéroïdes Les étapes successives de la synthèse des stéroïdes à partir du cholestérol (stocké dans les goutelettes lipidiques du cytoplamse des cellules stéroidogènes) font intervenir plusieurs enzymes. L'ordre des conversions peut varier selon les organes  Les enzymes de la stéroïdogenèse 1 = 20,22 desmolase 2 = 17 hydroxylase 3 = 17,20 desmolase 4 = 17 beta OH-stéroïde déshydrogénase 5 = 3 beta-ol-déshydrogénase et D4,5-isomérase 6 = 5 alpha réductase 7 = 3 alpha réductase 8 = aromatase Les enzymes 3 beta-ol-deshydrogénase et D4,5- isomérase paraîssent particulièrement importantes. Leur mise en évidence permet de caractériser les cellules stéroidogènes sexuelles très précocément (cellules de Leydig dans des testicules en cours de différenciation). La coupure de la chaîne latérale du cholestérol a lieu dans la mitochondrie, la molécule passe de 27 atomes de carbone (cholestérol) à 21 (progestérone). Ensuite toutes les autres étapes ont lieu dans le réticulum. Une coupure (entre C17 et C20) et une hydroxylation permettent de convertir la progestérone en androgène (19 atomes de carbone), puis une aromatisation (étape 8) permet la synthèse finale d'un œstrogène (18 atomes de carbone). Le cycle Utérin L’utérus Pour la durée d’un cycle, les transformations au niveau de l'endomètre (muqueuse utérine) se font en deux phases: une phase prolifératrice = la phase folliculaire du cycle une phase sécrétoire = la phase lutéale Ces transformations à la nidation marquée par un développement de la muqueuse utérine puis une Le cycle de l’endomètre Le corps jaune peut survivre une dizaine de jours, temps nécessaire à la nidation si la fécondation a eu lieu sinon les taux de progestérone et d’œstradiol vont chuter à cause du phénomène de lutéolyse Ce sont les ovaires qui produisent les signaux lutéolytiques par l’intervention d’une prostaglandine (PGF2) qui empêche l’action de la LH et provoque la régression du corps jaune. La muqueuse utérine subit une destruction par une dégradation et diminution de l’irrigation déclenchant les règles (ou menstruation) Comme l’œstradiol et la progestérone sont en faible concentration, c’est la fin du rétrocontrôle négatif sur FSH et donc, le redémarrage d’un nouveau cycle. Cycle hormonal, ovarien et utérin