correction

TD 4
la régulation de la sécrétion des hormones sexuelles CORRECTION
Partie 1 : chez l’Homme.
• Connaissances de départ :
On sait qu’à partir de la puberté
- Les testicules produisent des spermatozoïdes (paroi des tubes séminifères) et de la testostérone (cellules
de Leydig).
- Que la testostérone est produite de façon continue mais pulsatile.
Problème : quel est le rôle de la testostérone ?
Hypothèse : on suppose que chez l’adulte, la testostérone contrôle la production des spermatozoïdes et
l’apparition des caractères sexuels secondaires.
Construisez un tableau :
1. Proposez une (ou des) expérience(s) rigoureuse(s) pour tester votre hypothèse.
A partir de vos propositions…
Expériences
Résultats
Déduction
Ablation des testicules chez un
La testostérone, produite par les
î des caractères sexuels
individu pubère...(on supprime
testicules, stimulerait la mise en
secondaires
donc la testostérone mais aussi les
- disparition de la production des place des caractères sexuels
tubes séminifères. !!!)
secondaires.
spermatozoïdes
(difficile sans testicules !!!!)
PUIS…Injection de testostérone
Restauration des caractères
La testostérone agit bien par voie
sexuels secondaires
sanguine et stimule les caractères
sexuels secondaires
Mais vous n’avez pas démontré la stimulation de la spermatogénèse…
Expériences
Résultats
Déduction
Destruction sélective des cellules
la testostérone, produite par les
î des caractères sexuels
de Leydig chez un individu
cellules de Leydig, stimule les
secondaires
pubère
- disparition de la production des caractères sexuels secondaires et
(pas mal…supprime la testostérone
la spermatogénèse.
spermatozoïdes
ß cellules de Leydig, mais maintient
les tubes séminifères.)
…Puis injection de testostérone
Restauration des caractères
La testostérone agit bien par voie
(on vérifie)
sexuels secondaires et de la
sanguine et stimule les caractères
spermatogénèse
sexuels secondaires et la
spermatogenèse.
Autre idée pertinente :
Expériences
Résultats
Déduction
Injection de testostérone à un
La testostérone agit bien par voie
î des caractères sexuels
individu prépubère
sanguine et stimule les caractères
secondaires
(cellules de Leydig non actives et
- disparition de la production des sexuels secondaires et la
présence de tubes séminifères)
spermatogenèse.
spermatozoïdes
2. Pour chaque expérience donnez la conséquence prévisible : « si mon hypothèse est juste, je dois obtenir
comme résultats : »
3. Appelez le professeur pour obtenir les résultats de votre (vos différentes) expérience(s) et complétez
votre tableau en notant vos déductions.
• Nouvelles observations :
Les médecins connaissent de nombreux cas de développement testiculaire insuffisant (hypogonadisme).
L’atrophie des testicules est associée à des signes cliniques variés : stérilité, absence ou faible
développement de caractères masculins … Ces cas sont souvent dus à un déficit d’origine hypophysaire*
(doc1 annexe). Il est alors possible d’améliorer l’état des malades en réalisant des injections de produits
extraits de l’hypophyse.
1. Analysez ces résultats : je vois que l’activité testiculaire (spermatogenèse et production testostérone à
caractères sexuels secondaires)est stimulée par l’hypophyse qui agit par voie sanguine.
2. Proposez une nouvelle hypothèse à tester.
On suppose que l’hypophyse produit une hormone qui stimule les testicules.
3. Complétez les tableaux d’expériences au verso
1
ière
série d’expériences : quelle est l’hypothèse testée ? L’hypophyse aurait une action sur les testicules
Expériences
Résultats
Déductions
Arrêt complet du
L’hypophyse stimule les testicules…
Ablation de l’hypophyse
fonctionnement
testiculaire
Reprise de la
…par voie sanguine grâce à une hormone
Injection d’extraits hypophysaires
spermatogenèse et
produite en quantité précise…
correctement dosés à un animal
de la sécrétion de
hypophysectomisé
testostérone
Injection de deux hormones
Reprise de la
En fait 2 hormones : FSH et LH
correctement dosées extraites de
spermatogenèse et
l’hypophyse, LH et FSH, à un
de la sécrétion de
animal hypophysectomisé
testostérone
Bilan : quel est le rôle de l’hypophyse ? L’hypophyse stimule les testicules grâce à 2 hormones (FSH et
LH) qu’elle produit en quantité précise.
ième
2
série d’expériences : quelle est l’hypothèse testée ? chaque hormone aurait une action précise sur
les fonctions testiculaires (cellules cibles différentes)
Expériences
Résultats
Déductions
Cellules germinales Au repos
La LH stimule les cellules de Leydig à
Peu développées
Injection de LH Cellules de Sertoli
production de testostéroneà caractères
à un animal
Cellules de Leydig
Activées
sexuels secondaires.
impubère
Caractères sexuels
Développés
secondaires
Cellules germinales Activée
La FSH stimule les cellules de Sertoli qui
Injection de
participent à la spermatogénèse.
Cellules de Sertoli
Développées
FSH à un
Cellules de Leydig
Inactives
animal
Caractères
sexuels
impubère
Absents
secondaires
On rappelle que les cellules germinales sont les cellules se divisant pour donner les gamètes, les cellules
de Sertoli sont les cellules entourant les spermatozoïdes lors de leur formation et que les cellules de
Leydig sont les cellules responsables de la synthèse de testostérone.
Bilan : Quels sont les rôles de la FSH et LH ? Sur quelles cellules cibles agissent-elles ?
- la LH stimule les cellules de Leydig à testostérone
- la FSH stimule les cellules de Sertoli à spermatogénèse
3
ième
série d’expériences : quelle est l’hypothèse testée ? l’hypothalamus
Expérience
Résultat
Déductions
Arrêt de la libération de Les neurones produisent ( ?) la FSH et LH
Destruction de certains amas de
LH
et
FSH
par (mais la terminaison des neurones est loin de
neurones hypothalamiques
l’hypophyse antérieure l’hypophyse antérieure), ils sont indispensables
à cette production.
Augmentation brutale L’activité électrique des neurones à ( ?)
Stimulation électrique de ces
de la libération de LH production FSH et LH (mais même remarque)
mêmes amas de neurones
et FSH par l’hypophyse
Hypophyse déconnectée de
Arrêt de la libération de La tige hypophysaire est indispensable à la
l’hypothalamus par l’insertion
LH
et
FSH
par production des hormones : HTh et Hph
transversale d’une lame de téflon l’hypophyse antérieure doivent communiquer (voie sanguine ?)
dans la tige hypophysaire
Possibilité d’isoler une Les neurones produisent une hormone
Prélèvement, à l’aide d’une
substance très active, la ( ????) qui est véhiculée dans le système
canule très fine, de sang dans le
GnRH, déclenchant la sanguin de l’hypophyse et va stimuler la
réseau vasculaire de la tige
libération
des production de FSH et LH
hypophysaire
gonadostimulines.
Bilan : quel est le rôle de l’hypothalamus ? Comment agit-il ? L’hypothalamus stimule l’hypophyse
grâce à une neurohormone (hormone produite par un neurone) : la GnRH qui est véhiculée jusqu’à
l’hypophyse où elle stimule la production de FSH et LH par des cellules spécialisées.
4
ième
série d’expériences : quelle est l’hypothèse testée ?
La destruction d’une zone de l’hypothalamus entraîne un arrêt de la sécrétion des gonadotrophines
hypophysaires. Chez un singe présentant une lésion de cette zone, on pratique des injections de GnRH
(substance normalement sécrétée par cette zone) selon des modalités variables. Les résultats de ces
expériences sont présentés dans le tableau suivant.
Expériences
Mode d’administration de GnRH
Perfusion continue
Injection de 6 µg toutes les heures
Injection de 6 µg toutes les 3 heures
Injection de 6 µg tous les quarts d’heure
Injection de 0,6 µg toutes les heures
Injection de 60 µg toutes les heures
Résultats
Taux sanguin des gonadotrophines hypophysaires
Nul
Normal
Très faible
Quasi nul
Quasi nul
Pratiquement normal
Déduction : la GnRH n’agit que si elle est sécrétée à des doses et avec une périodicité précise (6!g
toutes les heures).
Bilan : comment la GnRH doit-elle être produite pour être efficace ? Sa sécrétion est donc pulsatile
SYNTHESE 1 : complétez le schéma de synthèse.
• Nouvelles observations :
On remarque que lors d’une castration d’autres paramètres sanguins sont modifiés : les taux de FSH et LH
Conséquence de la castration d’un mammifère adulte :
1. Analysez cette expérience.
Je vois qu’après la castration le taux
de LH augmente (moyenne :
2,5à15)
La LH (et FSH) est alors sécrétée de
façon pulsatile : 1 pic par heure.
L’injection de fortes doses de
testostérone restaure une sécrétion
« normale »
2. Proposez une hypothèse.
La testostérone inhiberait l’activité
de l’hypophyse. Sachant que la LH
(et FSH)est stimulée par la
sécrétion de GnRH, on peut
supposer que c’est la sécrétion
pulsatile de GnRH qui commande
la sécrétion pulsatile de LH.
L’hypothalamus serait aussi inhiber
par la testostérone.
On observe les mêmes résultats pour la FSH
Expérience 1 : quelle est l’hypothèse testée ? L’hypothalamus serait inhibé par la testostérone
Chez un bélier, on met en place une canule permettant de prélever le sang au niveau de la tige
hypophysaire. Après injection d’une forte dose de testostérone, on enregistre un arrêt des pulses de GnRH.
Déduction : la testostérone inhibe bien l’activité des neurones hypothalamiques
Expérience 2 : quelle est l’hypothèse testée ? Les neurones hypothalamiques seraient des cellules cibles
de la testostérone
Chez une souris mâle castrée, on
injecte dans la circulation générale
de la testostérone marquée par un
isotope radioactif. On réalise ensuite
une autoradiographie d’une coupe
fine d’hypothalamus. Les
photographies ci-dessous présentent
les résultats obtenus.
Déduction :
Les neurones hypothalamiques sont
bien des cellules cibles de la
testostérone, celle-ci se fixe sur ces
cellules et modifie leur activité.
BILAN : quel est le rôle de la testostérone mis en évidence ? Quelles sont les cellules cibles de la
testostérone ?
La testostérone inhibe l’activité de l’axe hypothalamo-hypophysaire. Elle se fixe sur les neurones
hypothalamique et modifie leur activité (î ) cela à î de l’activité des cellules de l’hypophyse
antérieurs à î de la FSH et LH = RETRO CONTROLE SYNTHESE 2 : complétez le schéma de synthèse.
Schéma de synthèse : le contrôle hormonal du fonctionnement testiculaire
Complexe Hypothalamo-­‐
hypophysaire FSH + TESTICULES Cellules de Sertoli (paroi d es tubes séminifères) HYPOTHALAMUS Neurones GnRH -­‐ + HYPOPHYSE Cellules FSH/LH Rétro contrôle négatif LH + Cellules de Leydig + Testostérone SPERMATOGENESE + Caractères sexuels secondaires L’hypothalamus sécrète de la GnRH de façon pulsatile et stimule la sécrétion de la FSH et LH par les cellules de l’hypophyse antérieure. La FSH stimule les cellules de Sertoli qui participent à la production des spermatozoïdes. La LH stimule les cellules de Leydig qui sécrètent de la testostérone qui -­‐stimule la spermatogénèse et la mise place des caractères sexuels secondaires -­‐inhibe en retour l’activité du CHH : c’est un retro contrôle négatif, la testostérone contrôle en retour sa propre sécrétion à Sécrétion constante (mais avec des pics ó sécrétion pulsatile de la GnRH)