La procréation

Introduction



On peut définir la procréation comme la conception par reproduction sexuée d'un nouvel individu. Elle implique la production de gamètes males et femelles (méiose), leur rencontre (fécondation) mais aussi le développement du zygote qui en résulte jusqu'à la naissance de l'individu. Chez les mammifères placentaires tels l'Homme, la communication hormonale revêt une importance majeure dans les fonctions de reproduction. Toute hormone circule dans le milieu intérieur (sang + lymphe) après y avoir été déversé en plus ou moins forte quantité par des cellules endocrines souvent regroupées en glandes. Elle se lie alors à des récepteurs spécifiques portés par ces cellules cibles dont elle modifie l'activité.



Après avoir précisé les modalités du sexe phénotypique male et femelle dès avant la naissance, il conviendra de détailler :

- le fonctionnement et le control des appareils reproducteurs males et femelles

- les conditions de réalisation de la fécondation et du début de grossesse

- les applications cliniques en terme de maitrise de la procréation


A) Du sexe génétique au sexe phénotypique



Dès le stade zygote, le sexe génétique du futur individu est, normalement, fixé. S'il possède 2 gonosomes X, c'est un individu du sexe féminin, et s'il possède XY, il est masculin. C'est le spermatozoïde qui, en apportant X ou Y, détermine l'une ou l'autre de ces alternatives. Par ailleurs, les gonades embryonnaires sécrètent aussi des hormones influant sur la réalisation du sexe phénotypique. On précisera donc les étapes conduisant du sexe génétique au sexe phénotypique.


1) Données embryonnaires initiales



Au tout début du développement embryonnaire, aucune différence n'apparaît entre les régions génitales des embryons males et femelles : on parle de stade phénotypique indifférencié. En fait, vers la 5ème semaine de grossesse, les ébauches des gonades apparaissent mais demeurent indifférenciées. Parallèlement, 2 paires de canaux se mettent en place :

- les canaux de Muller (futures voies génitales féminines)

- les canaux de Wolff (futures voies génitales masculines)


2) Importance des facteurs génétiques


a) Mise en évidence



Les anomalies chromosomiques de nombre affectant les chromosomes prouvent que, normalement :

- la réalisation du sexe phénotypique féminin nécessite la présence de X

- la réalisation du sexe phénotypique masculin nécessite la présence de Y



L'absence de Y induisant l'apparition d'un sexe phénotypique féminin a conduit les biologistes à conclure que Y possède un gène de détermination testiculaire.



Remarques : Un individu X0 a un phénotype féminin mais un appareil reproducteur non fonctionnel. Un individu XXY a un phénotype masculin plus ou moins altéré.


b) Le gène SRY



Diverses expériences ont montré que le gène de la masculinité SRY se situe sur le bras court du chromosome Y. Il induit la synthèse d'une protéine nommée TDF dont le rôle est de réguler l'expression de plusieurs gènes impliqués dans la différenciation des gonades en testicules.

En l'absence du gène SRY, les gonades se transforment spontanément en ovaires.


3) Des influences hormonales


a) Constats



Au début du 20ème siècle, Lillie constate qu'une vache ayant une grossesse gémellaire avec des embryons de sexe opposé donne naissance :

- à un male normal fertile

- à une femelle généralement stérile possédant des caractères de male



Compte tenu que les placentas des deux embryons sont fusionnés avec des échanges de sang possibles, le biologiste conclut que les testicules foetaux du futur male ont produit des hormones ayant influé sur la réalisation du sexe phénotypique de sa jumelle.


b) 2 types d'hormones



Les expériences de castration, de greffe testiculaire et d'injection de testostérone chez des foetus de mammifères révèlent que :

- en l'absence de fonades males, les voies génitales évoluent systématiquement dans le sens féminin avec régression des canaux de Wolff et maintien des canaux de Muller. La présence des testicules foetaux est donc indispensable à la réalisation d'un sexe phénotypique male.

- les testicules foetaux produisent 2 types d'hormones

¤ la testostérone induisant le maintien des canaux de Wolff et la masculinisation des organes génitaux externes

¤ l'hormone anti mullérienne (AMH) provoquant la résorption des canaux de Muller



Remarque : On appelle phase de sensibilité ou phase critique la période durant laquelle ces hormones exercent une action efficace.


4) La puberté



Après la période de l'enfance, l'ultime étape de la mise en place du sexe phénotypique s'opère à la puberté. Une augmentation importante de la sécrétion des hormones sexuelles (testostérone et oestrogènes) induit des transformations morphologiques (acquisition des caractères sexueles secondaires : mue de la voix, développement des seins...), physiologiques (production de gamètes) et psychologiques (libido).



Remarque : en l'absence d'une sécrétion normale d'hormones sexuelles, la puberté est grandement perturbée.


B) L'activité testiculaire et son contrôle



Le sexe phénotypique male nécessite l'intervention d'hormones produites par les testicules embryonnaires. Toutefois, ce n'est qu'à la puberté que tout l'appareil génital devient fonctionnel. On se propose de préciser le fonctionnement testiculaire de l'adulte et son contrôle.


1) La double fonction testiculaire


a) Données générales



Dès la puberté, en plus d'effectuer la spermatogénèse dans les tubes séminifères, les testicules, par les cellules de Leydig situées entre les tubes séminifères produisent de la testostérone.

La production de spermatozoïdes est continue, de la puberté à la mort. Elle s'opère dans les parois des tubes séminifères à partir de cellules souches, se multipliant activement par mitose. Une fois différenciés, les spermatozoïdes sont stockés dans l'épididyme où ils deviennent mobiles. Dans le sperme, ils représentent 10% du volume total. Le reste correspond à des secrétions des glandes annexes (prostate, vésicules séminales). Outre son importance dans les étapes embryonnaires de mise en place du sexe phénotypique, la testostérone joue un rôle majeur dans l'apparition et le maintien des caractères sexuels secondaires mais aussi dans la spermatogénèse.


b) Un taux plasmatique de testostérone stable



- Un taux globalement stable :



Après la puberté, le taux plasmatique de testostérone est globalement stable, toutefois dans le détail, sa sécrétion est discontinue, des intervalles de quelques heures sans sécrétions séparent des pulses de sécrétions réguliers.



- Le contrôle du taux



Diverses expériences (ablations...) montrent que le fonctionnement testiculaire est sous le contrôle hormonal du Complexe Hypothalamo-Hypophysaire (CHH) :

¤ L'antéhypophyse en sécrétant deux gonadostimulines (aussi appelés gonadotrophines) : FSH et LH

¤ l'hypothalamus grâce à certains neurones sécrétant une neuro-hormone : GnRH (ou gonadolibérine).



La sécrétion des gonadostimulines est pulsatile. FSH stimule la spermatogénèse en agissant sur les cellules de Sertoli, LH stimule la sécrétion de testostérone en agissant sur les cellules de Leydig. C'est la sécrétion pulsatile dans le système sanguin post-hypophysaire de GnRH qui induit la sécrétion pulsatile de FSH et LH.



Remarque : l'activité des neurones sécréteurs de GnRH dépend de multiples informations d'origine interne ou externe qu'ils recoivent.



- La testostérone exerce un rétrocontrôle :



Des expériences montrent que la testostérone influe en retour sur le CHH. Elle agit sur les neurones sécréteurs de GnRH dont elle freine les pulses, et par la suite les pulses de FSH et surtout de LH. C'est un rétrocontrôle négatif assurant la stabilité du taux plasmatique de testostérone.


2) La notion de système de régulation



La régulation du taux plasmatique de testostérone obéit à des principes généraux valables pour la régulation de nombreux paramètres biologiques. On distingue :

- un paramètre réglé (taux plasmatique de testostérone) duquel dépend la fonction réglée (ici, la fonction de reproduction).

- un système réglant (ici, le CHH) incluant un capteur de paramètres (ici, des cellules du CHH)

- un système de transmission de l'information (ici, le milieu intérieur : sang + lymphe



Remarque : on qualifie de servomécanisme le processus d'autorégulation mis en évidence à travers l'exemple de la régulation de taux plasmatique de testostérone.


C) L'activité ovarienne et son contrôle



Le fonctionnement de l'appareil reproducteur male repose sur un contrôle hormonal strict. On se propose maintenant de préciser ce qu'il en est dans le cas de l'appareil reproducteur femelle dont l'activité est cyclique et ne perdure que de la puberté à la ménopause.


1) Structures et hormones ovariennes



Les ovaires contiennent de multiples follicules contenant chacun un ovocyte I. A chaque cycle, plusieurs follicules commencent à se développer, mais seul le follicule dominant a un développement complet (l'ovocyte I reprend la méiose). Lors de l'ovulation, il éclate pour libérer dans la trompe un ovocyte II. Le follicule évolue en corps jaune, qui en cas de non fécondation, régresse en fin de cycle.



A partir de la puberté, lorsque les ovaires ont démarré leur activité cyclique, outre la production d'ovocyte, ils sécrètent deux types d'hormones sexuelles dans le plasma :

- les œstrogènes (œstradiol essentiellement) en phase folliculaire par les cellules de la thèque interne et de la granulosa du follicule en croissance

- les œstrogènes (restes de la thèque interne autour du corps jaune) et surtout progestérone (cellule du corps jaune) en phase lutéale.



Outre l'apparition et le maintient des caractères sexuels secondaires (œstrogènes), les hormones sexuelles femelle dont le taux plasmatique varie de façon cyclique, exerce une forte influence sur les voies génitales (utérus en particulier).


2) Les hormones ovariennes : leurs cycle et la régulation de leur taux


a) Hormones ovariennes et voies génitales



L'évolution cyclique du taux plasmatique des hormones ovariennes induit un fonctionnement cyclique des voies génitales (utérus). Les œstrogènes de la phase folliculaire amorcent le développement de l'endomètre utérin (prolifération de glandes et de vaisseaux sanguins). Il se poursuit en phase lutéale sous l'action conjuguée des œstrogènes et de la progestérone (évolution en dentelle utérine).



Remarque :

- la chute du taux des hormones ovariennes en fin de cycle induit la destruction de la dentelle utérine (retour des règles, ou menstruations). En cas de grossesse, leur taux reste élevé

- un cycle de la gloire cervicale (très perméable aux spermatozoïdes au moment de l'ovulation) et un cycle vaginal existe aussi.


b) Une régulation complexe



- influence du CHH

Comme chez l'homme, les hormones du CHH régulent le taux plasmatique des hormones sexuelles femelles. La sécrétion de FSH et LH est aussi pulsatile mais l'amplitude et la fréquence des pulses varie donc en cours de cycle.

¤ FSH domine la phase folliculaire (elle stimule la maturation du follicule et la sécrétion d'œstrogènes)

¤ LH déclenche l'ovulation (pic de LH très marqué) et transforme les restes du follicule en corps jaune. Elle stimule alors la sécrétion d'œstrogènes et de progestérone.



La GnRH est aussi libérée par pulse dans le système porte-hypophysaire. Elle contrôle donc les sécrétions de FSH et LH.



- des rétrocontrôles variables

Les hormones ovariennes influent sur le CHH. En phase folliculaire, le rétrocontrôle est négatif (l'activité du CHH est freinée par une augmentation du taux des hormones ovariennes). Toutefois, en fin de phase folliculaire, le follicule ayant grossi et sécrétant de plus en plus d'œstrogènes, leur taux atteint une valeur seuil à compter de laquelle le rétrocontrôle devient temporairement positif.

Il induit alors une augmentation de l'activité du CHH. 12h après son début, il provoque le pic de LH à l'origine de l'ovulation. En phase lutéale, le rétrocontrôle redevient négatif.



Remarque : contrairement à la valeur de consigne du taux de testostérone qui reste constante, la valeur de consigne du taux des hormones ovariennes est périodiquement modifiée. Toutefois, cette régulation obéit toujours au principe du servomécanisme.


D) Fécondation et début de grossesse



On sait désormais que le fonctionnement des appareils reproducteurs mâles et femelles est sous contrôle du CHH par l'intermédiaire des stimulines FSH et LH ainsi que la gonadolibérine.

Il convient donc maintenant d'évoquer la fécondation ainsi que les toutes premières étapes de la grossesse.


1) La fécondation


a) données physiologiques



Un sperme normal compte près de 100 millions de spermatozoïdes par cm3. Une fois dans le vagin, ils remontent assez vite les voies génitales aidés par les contractions de ces dernières. Toutefois, la glaire cervicale bloque 99% d'entre eux, seuls passent les plus vigoureux. Des sécrétions des voies génitales induisent alors leur capacitation ce qui les rend aptes à la fécondation.

Sur la centaine de spermatozoïdes atteignant l'ovocyte dans le tiers supérieur d'une trompe, un seul pénètre à l'intérieur, il en résulte :

- la mise en place d'une membrane de fécondation (les autres spermatozoïdes n'entrent pas)

- une forte reprise de l'activité cellulaire

- l'achèvement de la méiose

- la fusion des noyaux (caryogamie) pour constituer un zygote à 46 chromosomes.



Remarques :

C'est aux environs de l'ovulation que la filance de la glaire cervicale est la plus favorable au passage des spermatozoïdes

L'espérance de vie du gamète femelle est réduite, la fécondation n'est donc possible que durant un bref laps de temps (12h maximum).


b) données comportementales



Chez les mammifères non hominidés, une relation étroite existe entre le comportement sexuel et le taux plasmatique des hormones sexuelles :

- une hausse du taux d'œstrogènes induit le comportement d'œstrus (=chaleurs) chez la femelle : elle recherche le mâle et accepte l'accouplement

- une hausse du taux de testostérone provoque le comportement de rut chez le male (durée relative du jour et de a nuit) synchronisent les périodes d'activité sexuelle des animaux d'une même espèce.



Remarques : dans l'espèce humaine, le lien hormones sexuelles - comportement reproducteur est moins étroit. Même si le développement de la libido à la puberté dépend de l'augmentation du taux des hormones sexuelles, l'Homme dissocie au moins partiellement activité hormonale et comportement reproducteur.


2) Le début de la grossesse



Peu après la fécondation, le zygote se divise. On passe par les stades 2, 4, 8, 16... cellules. Ce blastocyste ou futur embryon est entrainé vers l'utérus qu'il atteint au bout d'une semaine environ. Il s'implante alors dans la dentelle utérine (=nidation).

Dès lors, les cellules du trophoblaste (=futur placenta) sécrètent abondamment une hormone : HCG qui mime l'action de la LH et donc stimule le maintien et l'activité du corps jaune. Ce dernier poursuit donc sa sécrétion de progestérone essentielle au maintien de la dentelle utérine.



Remarques : après 2 mois de grossesse, le taux d'HCG chute car, désormais, le placenta sécrète ses propres progestatifs. Les tests de grossesse sont fondés sur une détection urinaire de HCG (positif en cas de grossesse).


E) Maitrise de la procréation



Depuis environ 50ans, la fertilité mondiale diminue dans tous les pays, et ce à cause d'une utilisation de technique généralisée assurant la maitrise de la procréation.

On se propose de détailler quelques unes de ces méthodes mais aussi d'évoquer les processus de procréation médicalement assistés.


1) Contraception et contragestion chimique


a) la contraception orale



Avec les dispositifs intra-utérins (stérilets) empêchant la nidation, les pilules contraceptives sont le moyen le plus efficace pour la contraception. Elles contiennent des hormones sexuelles de synthèse qui agissent en modifiant l'équilibre hormonal contrôlant les cycles. Les pilules combinées sont les plus fréquentes. Leur prise durant 21 jours freinent la sécrétion de FSH et LH bloquant l'ovulation. Elles limitent le développement de l'endomètre utérin ce qui empêche toute nidation. L'arrêt de leur prise provoque un retour des règles.



Remarques :

Les pilules séquentielles et les pilules progestatives sont d'autres types de pilules contraceptives mais plus rares.

La pilule du lendemain fortement dosée en progestatifs, se prend 2 fois avec un espace de 12 à 24h entre les 2 prises. Elle bloque la survenue de l'ovulation si celle-ci n'a pas encore eu lieu et par action sur l'endomètre utérin, s'oppose à une éventuelle nidation.


b) Le RU 486 : un contragestatif clinique



Pilule contragestative (= pilule abortive) permet une interruption volontaire de grossesse. Sa molécule active, le RU 486 est un anti progestatif (une anti hormone) se liant aux récepteurs de la progestérone sans induire d'effets biologiques. La progestérone ne pouvant plus se lier efficacement à ses cellules cibles, son action naturelle de maintient de la dentelle utérine est abolie. 3 jours après administration de RU 486, la muqueuse utérine saigne, l'embryon est expulsé.