Bio Reproduction - Chapitre 4 Appareil reproducteur masculin - 2022 PDF

 Chap.4: L’appareil reproducteur masculin 1. La gonadogenèse 2. Organisation du testicule 3. La spermatogénèse 4. Structure du spermatozoïde 5. La cellule Sertoli 6. La cellule de Leydig 7. Contrôle de l’activité sécrétoire du testicule 8. Les glandes annexes ...

 Chap.4: L’appareil reproducteur masculin 1. La gonadogenèse 2. Organisation du testicule 3. La spermatogénèse 4. Structure du spermatozoïde 5. La cellule Sertoli 6. La cellule de Leydig 7. Contrôle de l’activité sécrétoire du testicule 8. Les glandes annexes  Gonadogenèse Le sexe génétique de l’embryon est déterminé dès la fécondation. Cependant, quel que soit le sexe génétique (mâle ou femelle), la gonade présente le même aspect morphologique dans les deux sexes (gonade indifférenciée jusqu’à la 7eme semaine du développement embryonnaire). La gonadogenèse se forme à partir Æ Crêtes génitales Æ Cellules germinales primordiales  Gonadogenèse Æ Formation des crêtes génitales Les crêtes génitales apparaissent, dans l'espèce humaine, à la 5e semaine de développement. Elles sont formées par la prolifération de l’épithélium coelomique (= épithélium qui borde le coelome).  Gonadogenèse Æ Migration des cellules germinales et colonisation des crêtes génitales Les cellules germinales primordiales destinées à former les gamètes (spermatozoïdes et ovocytes) = lignée germinale ont une localisation extra- gonadique. Elles se rassemblent au niveau de l’allantoïde (annexe embryonnaire qui participera à la formation du cordon ombilical et au placenta). Elles vont migrer pour atteindre et coloniser les crêtes génitales. A. Représentation schématique d’un embryon de 3 semaines (vue de profil) montrant le regroupement des cellules germinales primordiales dans la paroi postérieure de la vésicule vitelline, près de l'allantoïde. B. Voie de migration des cellules germinales primordiales le long de la paroi de l'intestin postérieur dans la crête génitale (la gonade embryonnaire)  Gonadogenèse Au cours de leur migration, Les cellules germinales primordiales vont se diviser, certains pourront subir la dégénérescence puis l’apoptose. Une fois les cellules germinales primordiales dans les crêtes génitales, elles continuent à se multiplier (mitoses) et s’entourent de cellules somatiques et s’assemblent en cordons sexuels.  Gonadogenèse Jusqu'à la fin de la 6e semaine la gonade présente le même aspect morphologique dans les deux sexes Jusqu'à la 7e semaine les voies génitales sont représentées par deux systèmes de canaux pairs ayant le même aspect quel que soit le sexe génétique Les canaux de Wolff Les canaux de Müller  Gonadogenèse Stade de différenciation gonadique Dès la 7eme semaine de développement, chez les embryons humains de sexe génétique masculin (46, XY), la gonade indifférenciée commence à se différencier en testicule, alors que chez les embryons de sexe génétique féminin (46, XX), la différenciation ovarienne ne commence qu'à partir de la huitième semaine. Détermination chromosomique du sexe  Gonadogenèse La différenciation testiculaire Elle est caractérisée par la formation de cordons séminifères pleins, composés de cellules germinales et de cellules somatiques (les cellules de Sertoli) dont la différenciation constitue le premier évènement de l’organogenèse testiculaire. Entre ces cordons se différencient, à partir de la 8e semaine, les cellules de Leydig. Ces cellules commencent à synthétiser la testostérone qui stimule la différenciation testiculaire ainsi que le développement et la différenciation des canaux de Wolff qui donneront entre autres, l'épididyme, le canal déférent ainsi que les vésicules séminales.  Gonadogenèse En plus de la sécrétion de la testostérone à ce stade précoce du développement embryonnaire et de différenciation testiculaire, les cellules de Sertoli produisent une hormone de nature glycoprotéique appelé hormone antimüllérienne (HAM) qui induit la régression des canaux de Müller chez le fœtus mâle inhibant ainsi le développement des organes génitaux féminins. Enfin, la migration des testicules en dehors de l’abdomen, dans le scrotum, se fera entre le 7e et le 8e mois de la grossesse. L’absence de cette descente testiculaire ou cryptorchidie perturbe la spermatogenèse, mais cette condition peut être corrigée par une intervention chirurgicale. Gonadogenèse  Gonadogenèse La différenciation ovarienne Après une phase de multiplication active (comme chez le mâle), les cellules germinales primordiales entrent spontanément en prophase méiotique et se bloquent en ovocyte I au stade diplotène. C’est le premier évènement de la différenciation femelle de la gonade. Les follicules, eux, se forment par regroupement de cellules somatiques avec des ovocytes, au sein de structures épithéliales appelées cordons ovariens. Chez le fœtus féminin, les canaux de Wolff régressent entièrement. Les canaux de Müller donneront naissance aux futures trompes utérines, à l'utérus et à la partie supérieure du vagin. Gonadogenèse Différenciation gonadique précoce  Appareil génital masculin L’appareil génital masculin comprend - Les testicules produisent les spermatozoïdes et contiennent également des cellules de Leydig secrétant la testostérone - Les voies génitales mâles assurent la maturation des spermatozoïdes (épididymes) ainsi que leur transport (canal déférent, canaux éjaculateurs, urètre) - Les glandes annexes (vésicules séminales, prostate, glandes de Cowper) secrètent le liquide séminal qui accompagne les spermatozoïdes pour former le sperme Appareil génital masculin  Organisation du testicule - Les testicules: de forme ellipsoïde localisés dans le scrotum hors de la cavité abdominale à une température optimale inférieure de 2 - 4°c de la température corporelle - Épididyme: canaux longs et fins qui coiffent la région postéro-supérieure des testicules Stockage des spermatozoïdes maturation et acquisition de la mobilite - Albuginée: capsule fibreuse enveloppant le testicule. Elle se contracte spontanément et rythmiquement, contribuant à propulser les spermatozoïdes et le liquide testiculaire hors du testicule  Organisation du testicule, suite - Corps de Highmore: épaississement de l’albuginée au bord supérieur du testicule - Rete testis: un réseau de canaux au niveau du corps de Highmore - Entre l’albuginée et le corps de Highmore, de fines cloisons découpent l’intérieur du testicule et délimitent environ 200 à 300 lobules testiculaires chacun contenant 1 à 4 tubes séminifères. Les tubes séminifères, convergent vers le corps de Highmore où ils s’abouchent dans le rete testis par les tubes droits.  Organisation du testicule, suite - Chaque tube séminifère est entouré d’une enveloppe Enveloppe du tube séminifère Une lame basale entoure le tube séminifère puis 3 ou 4 assises de cellules semblables à des cellules musculaires lisses: cellules péritubulaires - Les cellules péritubulaires sont contractiles et participent dans l’évacuation des spermatozoïdes des tubes séminifères - Le centre des tubes séminifères est la lumière  Organisation du testicule, suite - La spermatogenèse se déroule à l’intérieur des tubes séminifères qui renferment les cellules de la lignée germinale en étroite association avec les cellules de Sertoli - Cellules de Leydig: se trouvent dans les espaces interstitiels compris entre les tubes séminifères (support de l’activité endocrine)  La spermatogénèse La spermatogenèse est un processus de division et de différenciation par lequel les spermatozoïdes (cellules spécialisées haploïdes) sont produits à partir des cellules souches diploïdes (les spermatogonies) - Processus permanent et non cyclique (puberté Æ la fin de la vie) - Elle a une durée de 74 jours dans l’espèce humaine - Elle se déroule en trois étapes ¾Prolifération mitotique ¾Accroisement et maturation: division méiotique ¾Différenciation: Spermiogénèse  La spermatogénèse, suite 1. Prolifération mitotique (spermatogonies) - La Prolifération mitotique produit un grand nombre de spermatogonies, situées en périphérie des tubes séminifères - Durée: 27 jours - Les cellules souches spermatogoniales (cellules germinales qui donneront les spermatogonies) sont quiescentes (en interphase) dans le testicule immature. - Elles sont activées après la naissance a la puberté et entre en mitose dans le compartiment basal (du côté de la lame basale) du tube séminifère La prolifération des cellules souches spermatogoniales est continue durant toute la période adulte, ce qui nécessite la production constante de précurseurs des cellules germinales, afin de maintenir un pool de cellules germinales.  La spermatogénèse, suite On distingue trois sortes de spermatogonies selon l'aspect de leur noyau - Spermatogonies Ad (dark): ont une chromatine granuleuse et foncée. Elles constituent le pool de réserve. Elles sont considérées comme étant des cellules souches (cellules souches de réserve). Elle se divise (par mitose) pour produire une nouvelle spermatogonie de type Ad et un autre, de type Ap qui se différencie davantage. Ce qui permet de maintenir d’une part le stock de spermatogonies Ad et alimentent d’autre part le pool des spermatogonies Ap.  La spermatogénèse, suite On distingue trois sortes de spermatogonies selon l'aspect de leur noyau - Spermatogonies Ap: (p = pale) ont une chromatine fine, dispersée et claire. Elles constituent le pool de renouvellement de l’épithélium séminifère. Elles se divisent à leur tour et donneront les spermatogonies B. Le nombre de divisions mitotiques jusqu’à l’obtention des spermatogonies B détermine le nombre total de cellules dans le clone. Ce nombre est réduit par APOPTOSE. L’apoptose concerne près de 2/3 des spermatogonies et assure la régulation des divisions mitotiques et de la différenciation des spermatogonies.  La spermatogénèse, suite On distingue trois sortes de spermatogonies selon l'aspect de leur noyau - Spermatogonie B: restants se divisent (par mitose) en spermatocytes de 1er ordre (Spermatocytes I) Une caractéristique particulière de cette phase mitotique c’est que bien que la division nucléaire soit complète la division cytoplasmique est incomplète.  La spermatogénèse, suite - Tous les Spermatocytes I qui dérivent d’une même spermatogonie Ad sont connectés entre eux par des fin ponts intercellulaires formant un large syncytium - Cette organisation syncytiale persiste à travers les divisions suivantes et les cellules individuelles ne sont libérés que durant le dernier stade de spermatogenèse comme étant un spermatozoïde mature  La spermatogénèse, suite 2. Accroisement et maturation: Division méiotique (spermatocytes) - Durée: 24 jours - Les spermatocytes I: Accroissement de leur taille Duplication de l’ADN pré-méiotique - À la fin de la méiose I (qui dure 23jours), chaque spermatocyte I donne deux spermatocytes du 2e ordre (spermatocyte II) haploïdes à 23 chromosomes dupliqués  La spermatogénèse, suite - Les spermatocyte II subissent la deuxième division méiotique (Méiose II) qui est de courte durée (1 jour) - Chaque spermatocyte II donne 2 spermatides rondes haploïdes prêtes à commencer leurs cytodifférentiations en spermatozoïdes  La spermatogénèse, suite 3. Spermiogénèse (cytodifférenciation des spermatides) - La spermiogénèse: les différentes étapes de la transformation des spermatides en spermatozoïdes - Durée: 23 jours  La spermatogénèse, suite La formation de l’acrosome à partir de l’appareil de Golgi La spermatide ronde contient l’appareil de Golgi produisant des vésicules golgiennes qui se rassemblent et fusionnent pour former une grande vésicule unique appelée vésicule pro-acrosomique. Cette dernière s’étale progressivement jusqu’à former l’acrosome. L’acrosome formé contient plusieurs enzymes protéolytiques qui seront libérés au moment de la réaction acrosomique et qui interviennent dans la traversée de la zone pellucide (membrane entourant l’ovule)  La spermatogénèse, suite La migration des centrioles, la migration des mitochondries et l’assemblage des structures qui vont former le flagelle  La spermatogénèse, suite La réorganisation et la maturation du noyau L’élongation nucléaire et la condensation de la chromatine Les protamines sont responsables de la compaction de la chromatine dans les spermatides matures et les spermatozoïdes La compaction de la chromatine réduit la taille du noyau et assure la protection du génome du spermatozoïde  La spermatogénèse, suite La réorganisation du cytoplasme jusqu’au dernier processus de spermiation (libération des spermatozoïdes dans la lumière des tubes séminifères) La spermatide va perdre une partie de son cytoplasme  La spermatogénèse, suite Les différents stades de spermatogénèse dans les tubes séminifères  Structure du spermatozoïde Le spermatozoïde mesure environ 50-70 μm chez l'homme La tête du spermatozoïde: le noyau et l’acrosome contenant des enzymes protéolytiques responsable de la pénétration de la zone pellucide de l'ovocyte La pièce connective (appelé parfois cou) assure la connexion entre la tête et le flagelle et va permettre un mouvement harmonieux des deux Structure du spermatozoïde, suite Le flagelle comporte 3 parties: la pièce intermédiaire la pièce principale la pièce terminale La pièce intermédiaire: mitochondries responsables de la production d'énergie nécessaire au mouvement flagellaire La pièce principale est longue formée par des faisceaux de fibres denses et une gaine fibreuse Cette gaine et ses fibres disparaissent à l'extrémité du flagelle qui constitue la pièce terminale  La cellule de Sertoli Une grande cellule pyramidale qui s’étend sur toute la hauteur de l’épithélium séminifère. Elle repose sur la lame basale Son cytoplasme émet latéralement de nombreux prolongements qui s’intercalent entre les cellules germinales à différents stades de la spermatogenèse  La cellule de Sertoli, suite - La cellule de Sertoli possède des récepteurs membranaires à la FSH et des récepteurs nucléaires à la testostérone FSH: Follicle Stimulating Hormone ou hormone folliculo-stimulante est une hormone gonadotrope sécrétée par l'hypophyse qui agit sur le fonctionnement des gonades - Le déclenchement de la spermatogenèse à la puberté n’est possible que si les cellules de Sertoli sont différenciées SUPPORT Modifications des jonctions nécessaires au déplacement des cellules germinales PHAGOCYTOSE Les corps résiduels éliminés des spermatides matures et les cellules germinales en dégénérescence sont phagocytées et résorbés par les cellules de Sertoli SPERMIATION Libération des spermatozoïdes qui se détachent du pôle apical des cellules de Sertoli et sont libérés dans la lumière des tubes séminifères  La cellule de Leydig - Ce sont des cellules polygonales, isolées ou le plus souvent groupées en amas autour des capillaires sanguins. - Les cellules de Leydig synthétisent les hormones stéroïdes (la testostérone)  La cellule de Leydig - La testostérone exerce une action, directement ou par l’intermédiaire de sa bioconversion en un androgène plus puissant, la dihydrotestostérone (DHT) - Rôles majeurs de la testostérone Différenciation embryonnaire et masculinisation des organes génitaux mâles Apparition et maintien des caractères sexuels secondaires et du comportement mâle (à partir de la puberté) Initiation et maintenance de la spermatogenèse inhibe le secretion de GnRH de LH et de FSH par rc negatif  Contrôle de l’activité sécrétoire du testicule ¾ Contrôle neuro- endocrinien des fonctions testiculaires - Le système nerveux central intègre des stimuli physiologiques et environnementaux et exerce un contrôle sur la fonction reproductrice par l'intermédiaire de l'axe hypothalamo-hypoplysaire - Les cellules neurosécrétrices de l'hypothalamus déversent une gonadolibérine, la GnRH  Contrôle de l’activité sécrétoire du testicule - Au niveau de l'adénohypophyse, la GnRH contrôle l'expression des gonadotrophines hypophysaires, la LH (hormone lutéinisante) et la FSH (Follicule Stimulating Hormone). - L'hypophyse stimulée secrète la FSH et la LH - FSH et LH à leur tour stimulent les gonades qui sécrètent des hormones stéroïdes (testostérone) et des facteurs protéiques (inhibine, activine)  Contrôle de l’activité sécrétoire du testicule, suite - La spermatogenèse dépend de l'action des hormones gonadotropes FSH et LH La LH agit sur les cellules de Leydig en se fixant sur ces récepteurs membranaires et stimule la production de la testostérone (stimulation de la spermatogenèse) La testostérone diffuse localement et pénètre dans les cellules de Sertoli où elle se lie à des récepteurs intracellulaires, elle déclenche alors la synthèse entre autres d'une protéine l'ABP (médiateur) à forte affinité pour la testostérone.  Contrôle de l’activité sécrétoire du testicule, suite La FSH se lie à ces récepteurs situés au niveau de la membrane basale des cellules de Sertoli et stimule ainsi la production de fluide testiculaire et des protéines telles que l'ABP et l'inhibine En synergie avec la testostérone, la FSH stimule la synthèse de l'ABP La liaison de l'ABP aux androgènes (testostérone et DHT) permet le maintien d'une concentration élevée d'androgènes dans le tube séminifère Les androgènes sont nécessaires à la poursuite de la méiose et de la spermiogénèse  Contrôle de l’activité sécrétoire du testicule, suite - Deux mécanismes de rétrocontrôle sont mis en jeu 9L'inhibine secrétée par les cellules de Sertoli sous l'influence de FSH et de la testostérone, inhibe la sécrétion hypophysaire de FSH. L'activine a un effet inverse 9La testostérone exerce également un rétrocontrôle négatif sur la sécrétion de LH en inhibant celle de GnRH au niveau de l'hypothalamus, ce qui constitue une boucle de régulation permettant de contrôler en permanence l'activité sertolienne  Contrôle de l’activité secretoire du testicule, suite ¾Contrôle intra testiculaire paracrine Le contrôle des fonctions testiculaire est régi par des: Interactions entre les cellules de Leydig - cellules de Sertoli Interaction cellules péri tubulaires – cellules de Sertoli Interaction cellules germinales – cellules de Sertoli  Contrôle de l’activité sécrétoire du testicule, suite Interactions cellules de Sertoli-cellules de Leydig La testostérone contrôle la fonction de la cellule de Sertoli servant de relais entre la cellule de Leydig et les cellules germinales En effet les cellules germinales dont la maturation dépend de la testostérone sont dépourvus des récepteurs aux androgènes. La production de testostérone par les cellules de Leydig est modulée localement par des facteurs synthétisés par les cellules de Sertoli Ce sont des facteurs de croissance: Insulin-like Growth Factor-1 (IGF1) et l'inhibine stimulent la stéroïdogenèse alors que TGFβ (transforming growth factor β) et l'activine l'inhibent L'IGF1 est excrété au pôle basal de la cellule de Sertoli, se lie à des récepteurs spécifiques exprimés par les cellules de Leydig, ce qui entraîne une augmentation de la synthèse de récepteurs à la LH et des enzymes de la stéroïdogenèse  Contrôle de l’activité sécrétoire du testicule, suite Interaction cellules péri tubulaires – cellules de Sertoli Les cellules péritubulaires sécrètent le facteur P-Mod-S (Peritubular factor Modulating Sertoli cell function), stimulées par la testostérone P-Mod-S stimule la cellule de Sertoli à produire d'ABP, de transferrine et d'inhibine  Contrôle de l’activité sécrétoire du testicule, suite Interaction cellules germinales – cellules de Sertoli La cellule de Sertoli élabore des substances qui sont impliquées dans le métabolisme et la régulation des divisions des cellules germinales. Inversement les spermatocytes I et les spermatides rondes sécrètent des facteurs de croissance comme l'EGF (Epidermal growth factor) qui régulent la fonction Sertolienne.  Contrôle de l’activité sécrétoire du testicule, suite Principales hormones impliquées dans la reproduction chez l’homme  Appareil reproducteur masculin Fonctions des différentes structures du système reproducteur masculin Glandes annexes  Appareil reproducteur masculin Coupe sagittale de l’appareil reproducteur masculin