La mise en place des appareils reproducteurs- Seconde- SVT - Maxicours

La mise en place des appareils reproducteurs

Objectif

Expliquer comment sont mis en place l’appareil sexuel féminin et l’appareil sexuel masculin au cours du développement embryonnaire (déterminisme génétique et hormonal du sexe biologique).

Points clés
  • Le sexe est déterminé génétiquement, dès la fécondation. Les femmes possèdent deux chromosomes X, les hommes possèdent un chromosome X et un chromosome Y. 
  • La mise en place de l’appareil sexuel se réalise sur une longue période qui va de la fécondation, au développement embryonnaire puis fœtal. 3 stades se succèdent :
    • le sexe génétique (gonades indifférenciées, appareil génital indifférencié) ;
    • le sexe gonadique (gonades différenciées, appareil génital indifférencié) ;
    • le sexe phénotypique (gonades différenciées, appareil génital différencié).
  • Deux événements permettent de passer d'un stade totalement indifférencié (sexe génétique) à un stade totalement différencié (sexe phénotypique) :
    • la différenciation des gonades en testicules ou en ovaires ;
    • la différenciation de l’appareil génital (maintien du canal de Wolff et régression du canal de Muller chez les hommes, régression du canal de Wolff et maintien du canal de Muller chez les femmes).
  • La différenciation de l’appareil sexuel est dépendante du patrimoine génétique de l’individu :
    • L’acquisition du sexe gonadique mâle puis du phénotype sexuel mâle nécessite la présence du gène sry (situé sur le chromosome Y). L’expression de ce gène déclenche l'expression d'autres gènes et induit la différenciation des gonades en testicules.
    • En l'absence de gène sry, et en présence d'autres gènes (dont certains situés sur le chromosome X), les gonades deviennent des ovaires et il y a acquisition du sexe gonadique femelle.
  • La différenciation est également sous contrôle hormonal :
    • Les testicules produisent deux hormones : la testostérone et l’AMH. La testostérone est à l’origine du développement des canaux de Wolff et des organes génitaux externes tandis que l’AMH entraîne parallèlement une régression des canaux de Müller.
    • Chez la femelle, en absence de testostérone et d’AMH, les canaux de Wolff régressent et les canaux de Müller se maintiennent et forment l’appareil génital féminin.
  • À la naissance, l’appareil génital est formé mais il n’est pas fonctionnel.

 

Au début du développement embryonnaire, il y a mise en place d’un appareil génital ne présentant aucune différence entre les embryons mâles et les embryons femelles : c’est le premier stade appelé le stade phénotypique indifférencié.
Cet appareil est formé tout d’abord de gonades indifférenciées qui pourront évoluer soit vers un testicule soit vers un ovaire : on les appelle gonades bipotentielles.
L’appareil génital comprend aussi deux paires de canaux : les canaux de Müller et les canaux de Wolff. Ces canaux vont évoluer différemment selon le sexe : maintien du canal de Wolff et régression du canal de Muller chez les hommes, régression du canal de Wolff et maintien du canal de Muller chez les femmes.

1. Le déterminisme génétique du sexe

Parmi les 46 chromosomes présents dans la cellule œuf humaine, 2 déterminent le sexe : XX chez la fille et XY chez le garçon.

La paire de chromosomes sexuels se reconstitue au moment de la fécondation. On connaît de nombreuses anomalies du caryotype portant sur ces chromosomes sexuels. de l’évolution de la gonade bipotentielle en ovaire ou en testicule.
- certaines filles possèdent plus de deux chromosomes X ou un seul X mais aucun chromosome Y.
- certains garçons ont un seul chromosome X et deux chromosomes Y : ils ne présentent pas d’anomalies. D’autres ont un seul Y et plusieurs X : ils ont bien le type masculin.

Caryotype Sexe phénotypique Gonades Aspect clinique
47, XXY masculin Testicules sans spermatogonies syndrome de Klinefelter : stérilité
47, XYY masculin Testicules normaux phénotype normal : fertilité
47, XXX féminin Ovaires normaux phénotype normal : fertilité
45, XO féminin Régression fœtale des ovaires, après leur différenciation syndrome de Turner : stérilité


Ainsi on constate l’importance de la présence d’un chromosome Y pour la détermination du sexe masculin. Le sexe féminin semble être lié à l’absence du chromosome Y quel que soit le nombre de X.

Des observations complémentaires montrent qu’une seule partie du chromosome Y est nécessaire à la différenciation de la gonade bipotentielle en testicule :

Expérience

Protocole :
En 1991, des chercheurs isolent un petit fragment de la partie 1 du chromosome Y qui comprend un gène appelé sry. Ils réalisent une expérience de transgénèse : ils insèrent ce gène sry dans l’ADN d’un embryon de souris de caryotype XX.


Résultats :
Cette souris transgénique acquiert au cours de son développement embryonnaire des testicules.

Interprétation :
L’acquisition du sexe gonadique puis du phénotype sexuel mâle implique donc tout d’abord la présence du gène sry, Sex-determining Region of Y.
L’expression du gène sry permet la synthèse de la protéine SRY appelée TDF = Testis Determining Factor. Cette protéine est le signal de développement des gonades en testicules, c’est le signal de masculinisation.
La protéine SRY se lie à l’ADN et active en cascade l’expression de nombreux gènes.

En absence de protéine SRY, et sous l'effet de gènes portés entre autre par le chromosome X, les gonades deviennent des ovaires et il y a acquisition du sexe gonadique femelle.

La différenciation de l’appareil sexuel est donc dépendante du patrimoine génétique de l’individu.

2. Le déterminisme hormonal

Dans l’espèce bovine, les gestations gémellaires sont assez fréquentes. Quand les deux fœtus sont de sexes différents, la femelle de caryotype XX, présente pourtant systématiquement des anomalies : elle est stérile, ses ovaires sont de très petite taille, les trompes utérines très peu développées ou absentes, certains organes masculins comme les vésicules séminales peuvent être présentes. On sait qu’une autre particularité de l’espèce bovine réside dans la fusion des vaisseaux sanguins des placentas des jumeaux, ce qui entraîne des échanges de sang entre les deux fœtus.


Ces observations faites au début du 20e siècle ont permis de poser l’hypothèse que le testicule fœtal du jumeau mâle élabore une hormone véhiculée par le sang et qui affecte le développement des gonades chez le jumeau femelle.

En 1947, le biologiste Alfred Jost met au point plusieurs techniques d’intervention sur l’appareil reproducteur du fœtus. Il réalise grâce à celles-ci trois interventions sur le lapin. Tout d’abord, la castration de fœtus mâle et femelle au stade des gonades indifférenciées, c’est-à-dire avant 19 jours de développement. Il observe alors que les canaux de Wolff disparaissent tandis que ceux de Müller subsistent.



Puis il greffe unilatéralement un testicule chez un fœtus femelle ; les résultats montrent que du côté greffé, il y a dégénérescence du canal de Müller et la formation d’un pseudo-épididyme qui résulte du maintien du canal de Wolff. Aussi, il y a différenciation de la prostate. De l’autre côté, il y a féminisation des voies génitales comme quand il n’y a pas de testicule.

Donc les testicules permettent la masculinisation de l’appareil génital.

La dernière expérience réalisée consiste à déposer unilatéralement un cristal de testostérone chez un fœtus femelle ; il y a alors maintien et différenciation des canaux de Wolff et le développement de la prostate. Donc le testicule par ses sécrétions masculinise l’appareil génital. Par contre, les canaux de Müller subsistent : cette hormone permet donc le maintien et la différenciation des canaux de Wolff mais pas la régression des canaux de Müller.

La régression des canaux de Müller est sous contrôle d’une autre hormone elle aussi fabriquée par les testicules : l’hormone anti-Müllerienne ou AMH.

Les testicules produisent donc 2 hormones : la testostérone et l’AMH, hormone anti-müllérienne qui vont dé-féminiser l’appareil génital indifférencié et le faire évoluer dans le sens mâle. La testostérone est à l’origine du développement des canaux de Wolff et des organes génitaux externes tandis que l’AMH entraîne parallèlement une régression des canaux de Müller.

Chez la femelle, en absence de testostérone et d’AMH, les canaux de Wolff régressent et les canaux de Müller se maintiennent et forment l’appareil génital féminin.

À la naissance, les structures génitales sont en place mais ne sont pas fonctionnelles.

3. Schéma récapitulatif des étapes de différenciation

 

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