Le fonctionnement de l'appareil reproducteur masculin

De la puberté jusqu’à la fin de la vie, un homme produit des milliards de spermatozoïdes. Les spermatozoïdes sont des cellules très différenciées.

Mobiles grâce à leur flagelle, ces cellules sont spécialisées pour apporter jusqu'à l’ovocyte le matériel génétique contenu dans leur "tête". Ils sont produits dans les tubes séminifères des testicules de façon continue.
Des cellules germinales souches situées à la périphérie des tubes se divisent par mitose. Une partie se transforme progressivement en s’enfonçant dans la paroi des tubes et deviennent des spermatozoïdes. C’est ce que l’on appelle la spermatogenèse.
Finalement libérés dans la lumière des tubes séminifères, les spermatozoïdes gagnent alors l’épididyme où ils sont stockés et où ils acquièrent leur mobilité. Dans la paroi des tubes séminifères, les cellules germinales sont associées à des cellules dites de Sertoli qui interviennent de façon complexe dans la spermatogenèse (rôle nourricier, de soutien et mécanismes hormonaux).

L’observation microscopique d’une coupe transversale de testicules montre qu’entre les tubes se trouve le tissu interstitiel constitué de cellules endocrines et de vaisseaux sanguins.

La sécrétion par le testicule d’hormones est une étape indispensable pour la différenciation de l’appareil génital. La deuxième période clé est celle de la puberté : la mise en place des caractères sexuels secondaires (pilosité, musculature…), de la libido et de la production de spermatozoïdes sont des conséquences de la reprise de la sécrétion d’hormones masculines.

L’hormone masculine, la testostérone, est synthétisée par les cellules interstitielles ou cellules de Leydig. Comme toutes les hormones, elle est déversée dans le sang et agit sur les organes cibles dont les cellules possèdent des récepteurs membranaires spécifiques : glandes annexes de l’appareil reproducteur, muscles, centres nerveux. La testostérone est indispensable à la spermatogenèse : elle stimule les tubes séminifères.
Chez l’homme, la production de testostérone est globalement stable tout au long de la vie sans variations saisonnières contrairement à de nombreux animaux.
Mais la sécrétion est en fait discontinue : des épisodes brefs (quelques minutes) de sécrétion intense appelés pulses séparés par de longs intervalles (plusieurs heures) pendant lesquels la sécrétion est interrompue.
La concentration sanguine fluctue aussi de façon périodique : maximale au moment du pulse, elle diminue ensuite au fur et à mesure de la disparition progressive de l’hormone. Toutefois, le rythme des pulses étant stable, on considère que le taux sanguin de testostérone fluctue autour d’une valeur sensiblement constante.

Des expériences d’ablation de l’ante-hypophyse montrent que cette glande endocrine est indispensable au fonctionnement des testicules. L’hypophyse sécrète deux hormones actives au niveau des testicules : les gonadostimulines.

- La LH : hormone lutéinisante qui stimule les cellules de Leydig via des récepteurs à LH. Cette stimulation est indispensable à la production de testostérone. La LH est sécrétée de façon pulsatile, chaque pulse de LH déclenche un pulse de testostérone.

- La FSH : hormone folliculo-stimulante, active indirectement la spermatogenèse. Elle stimule en effet les cellules de Sertoli qui interviennent comme intermédiaires entre la testostérone et les cellules germinales. La sécrétion de FSH est également pulsatile et synchronisée à celle de LH.

La glande hypophyse est suspendue par la tige pituitaire à l’hypothalamus, zone nerveuse à la base de l’encéphale. Des destructions de groupes de neurones hypothalamiques entraînent un arrêt de la libération des gonadostimulines. La stimulation électrique de ces mêmes groupes de neurones active au contraire la sécrétion de gonadostimulines. Ces neurones émettent de façon rythmique des bouffées de potentiel d’action ce qui déclenche la sécrétion pulsatile d’une hormone, la gonadolibérine aussi appelée GnRH.

C’est au niveau de la tige pituitaire que les extrémités axoniques des neurones en contact avec les capillaires sanguins, déversent cette substance dans le sang qui assure ensuite le transport rapide de GnRH jusqu’aux cellules de l’ante-hypophyse.
Les pulses de GnRH stimulent les cellules hypophysaires à FSH et les cellules à LH déclenchent des pulses de gonadostimulines : GnRH est une neurohormone.

Remarque : les neurones hypothalamiques sécréteurs de GnRH sont en contact avec de nombreux neurones des différentes régions de l’encéphale. Ils sont donc soumis à des neurotransmetteurs excitateurs ou inhibiteurs qui contrôlent la sécrétion de GnRH.

Quelques observations expérimentales permettent de comprendre un aspect important de ce contrôle : la castration bilatérale d’un mâle adulte est suivie d’une élévation des productions de gonadostimulines hypophysaires. L’injection massive de testostérone stoppe les pulses de GnRH et par la suite les pulses de FSH et de LH. Les neurones sécréteurs de GnRH possèdent des récepteurs à la testostérone. On en conclue que le taux de testostérone exerce en permanence une inhibition sur le système de commande hypothalamo-hypophysaire. C’est un Rétrocontrôle négatif.