La communication hormonale au sein de l'organisme

PLAN du cours

I - La communication entre l'ovaire et l'utérus: la synchronisation des cycles sexuels

II - L'apparition des caractères sexuels secondaires

III - Le déclenchement du fonctionnement cyclique de l'utérus IV - Fonctionnement de la pilule journalière

L'adolescence est la période de transition entre l'enfance et l'âge adulte. Durant cette période, le corps se transforme et modifie son fonctionnement pour acquérir peu à peu la capacité à se reproduire: c'est la puberté.

Les caractères sexuels primaires correspondent aux organes génitaux présents lors de la naissance chez le garçon et chez la fille.

Les organes génitaux du garçon se modifient et commencent à fonctionner (testicules qui produisent les spermatozoïdes, premières érections...). Chez la fille, les ovaires commencent à libérer des ovules et les règles apparaissent périodiquement au cours de chaque cycle. Toutes les transformations du corps lors de la puberté correspondent aux caractères sexuels secondaires.

Le garçon et la fille deviennent des adultes capables de se reproduire.

Comment sont déclenchées les transformations du corps liées à la puberté ? 

I - La communication entre le cerveau et les organes reproducteurs : le déclenchement de la puberté

L'étude de la croissance de certains organes reproducteurs (comme les testicules ou les ovaires) a permis de faire une découverte majeure sur le déclenchement de la puberté.

Le graphique ci-dessous détaille la variation de la masse des testicules et des ovaires au cours du temps chez le garçon et chez la fille.

Les 1er graphique montre qu'entre la naissance et 10 ans, la masse des testicules stagne à 2 grammes. mais à partir de 10 ans, leur masse augmente fortement en passant de 2 g (à 10 ans) à 35 g (à 24 ans). On observe que la puberté débute lorsque les testicule commencent à grossir vers 10-11 ans. on conclut qu'il existe un lien entre la puberté et l'augmentation de la masse des testicules.

Chez la fille, on observe que la masse des ovaires augmente depuis l'âge de 2 ans jusqu'à la fin de la puberté. le lien mis en évidence entre puberté et croissance des ovaires n'est pas bien visible ici (comme pour les testicules).

On peut simplement conclure sur les 2 graphiques que la masse des testicules et des ovaires augmente fortement durant la puberté.

Nous allons essayer d'expliquer pourquoi, à partir de 10-12 ans chez les filles et les garçons, leur organes reproducteurs (ovaires et testicules) commencent à fortement grossir ?

Les graphiques ci-dessous détaillent les taux sanguins de différentes hormones cérébrales (hormones libérées par une glande du cerveau appelée l'hypophyse).

On observe sur les 2 précédents graphiques que les hormones cérébrales commencent à êtres créées par l'organisme au début de la puberté (zone bleue sur les graphiques). Au même moment, a lieu le développement des testicules chez le garçon et le développement des ovaires chez la fille.

Les 2 expériences réalisées ci-dessous permettent de conclure sur le rôle de ces hormones cérébrales:

Expérience A : on détruit l'hypophyse du rat. Conséquence: il y a une forte diminution de la production de spermatozoïdes par le rat (jusqu'à un taux quasiment nul).

Expérience B : chez le même rat, on injecte les substances produites par cette glande (l'hypophyse): les hormones cérébrales. Conséquence : il y a une reprise normale de la production de spermatozoides par les testicules du rat.

On peut donc conclure que les hormones cérébrales induisent le fonctionnement des organes reproducteurs (chez le rat) au début de la puberté.

BILAN:  vers le début de la puberté; l'hypophyse (une glande située dans le cerveau) va sécréter dans le sang différentes hormones appelées "hormones cérébrales". Ces hormones vont déclencher le développement des organes reproducteurs chez le garçon et chez la fille.

II - L'apparition des caractères sexuels secondaires

Les caractères sexuels secondaires (voix qui mue, augmentation de la taille, apparition des règles... voir cours) apparaissent au début de la puberté et se développent jusqu'à la fin de l'adolescence.

Mais comment apparaissent les caractères sexuels secondaires ?

Nous allons étudier le coq (animal très étudié pour des raisons économiques: élevage, vente de poulets, de chapons...).

Les 2 photos ci-dessous montrent les effets de la castration du coq (photo de gauche) qui est ainsi transformé en un chapon (le même anima là droite après castration).

Observations : cette castration a pour effet de faire disparaître les caractères sexuels secondaires du coq:

- la crête rouge

- le barbillon rouge

- les longues plumes de queue

-  un corps svelte, élancé et musclé

- le coq chante au lever du Soleil

- le coq a un comportement sexuel: recherche de femelle, combat avec d'autres coqs pour se constituer un harem.

Ces caractères disparaissent chez le chapon qui est plus trapu, plus gros (c'est le rôle principal de la castration: faire grossir l'animal pour le vendre le plus cher possible au kilo !).

Conclusion: la castration d'un animal (mâle ou femelle) fait disparaître les caractères sexuels secondaires). Il doit donc exister au sein des testicules (et des ovaires car cela a le même effet chez la femelle) quelque chose qui déclenche l'apparition des caractères sexuels secondaires.

Groupe 1: le témoin. Chez un coq normal, les testicules sont reliées par des vaisseaux sanguins. Le coq développe ses caractères sexuels secondaires.

Groupe 2: un coq castré ne développe pas ses caractères sexuels secondaires.

Groupe 3: si on réimplante les testicules que l'on vient de retirer à l'animal à un autre endroit sur son corps, les caractères sexuels secondaires se développent normalement.

Conclusion: il est nécessaire de posséder des testicules (ou des ovaires dans le cas des femelles) pour développer ses caractères sexuels secondaires.

Les chercheurs ont depuis plusieurs dizaines d'années fait le rapprochement entre le déclenchement de la puberté et la présence dans le sang de certaines molécules.

Maintenant étudions ce qui est créé par les testicules les ovaires qui permet l'apparition des caractères sexuels secondaires.

Le graphique ci-dessous détaille la production d’œstrogènes (une hormone produite par les ovaires chez la femme et les animaux femelles) en violet et la même chose pour la testostérone (hormone produite par les testicules chez les mâles :

Observations: 

Le 1er graphique montre que lorsque la concentration en œstrogènes augmente, les 1er caractères sexuels secondaires apparaissent  chez la filles: développement des seins vers 10 ans et demi, apparition des 1ers poils vers 11 ans...

Le 2nd graphique montre que lorsque la concentration en testostérone augmente vers 11 ans, les 1er caractères sexuels secondaires apparaissent chez le garçons : développement du pénis vers 11 ans et demi, premiers poils pubiens vers 12 ans et demi...

Conclusion:

on peut donc conclure qu'il existe un lien entre la production de testostérone et d’œstrogènes chez le garçon et la fille au début de l'adolescence et l'apparition des caractères sexuels secondaires. Nous devons comprendre ce lien plus en détails.

L'expérience ci-dessus montre que l'injection d'une hormone: la testostérone, induit le développement des caractères sexuels secondaires. Si vous observez le tableau de mesures, vous verrez que plus la quantité de testostérone injectée est importante et plus la taille de la crête du coq sera grande (ex: pour une dose de 0,45 ng/L la crête mesure 5 mm; et pour une dose de 5 ng/L la crête mesure 20 mm).

Conclusion: cette expérience montre que le développement des caractères sexuels secondaires chez le coq dépend d'une hormone: la testostérone, produite par les testicules. Plus cette hormone est créée en grande quantité et plus les caractères sexuels secondaires seront développés.

Les 2 graphiques ci-dessous détaillent davantage les concentrations sanguines de ces 2 hormones. 

BILAN:  les testicules et les ovaires libèrent des hormones qui déclenchent l’apparition des caractères sexuels secondaires :

- à partir de la puberté, le fonctionnement des organes reproducteurs est continu chez l’homme: les testicules ont un double rôle : ils produisent des spermatozoïdes mais également de la testostérone qui développe les caractères sexuels secondaires du garçon.

- à partir de la puberté, le fonctionnement des organes reproducteurs de la fille sont cycliques: les ovaires produisent une hormone: l’œstrogène, qui développe les caractères sexuels secondaires de la fille.

III - Le déclenchement du fonctionnement cyclique de l'utérus

A partir de la puberté, les femmes ont des règles, en moyenne tous les 28 jours (nous savons que ce nombre est très variable suivant les adolescentes). Ce fonctionnement de l'utérus tous les 28 jours est cyclique. il recommencera jusqu'à ce que la femme tombe enceinte ou atteigne la ménopause.

Nous rappelons aussi que la muqueuse de l'utérus est le lieu d'implantation de l'embryon après la fécondation et que c'est aussi à ce niveau que se déclenchent les règles !

Comment le cycle de l'utérus est-il déclenché lors de la puberté ?

 Nous allons étudier des expériences réalisées chez des souris femelles.

Les schémas ci-dessous montrent 4 expériences que vous devez analyser avant de poursuivre:

Observations:

- l'expérience 1 montre que la muqueuse d'une souris possédant ses ovaires suit un cycle normal. 

- l'expérience 2 montre qu'une ablation bilatérale des ovaires de la souris entraîne l'absence de développement de la muqueuse utérine,

- l'expérience 3 montre que l'ablation bilatérale des ovaires de la souris puis de leur greffe sous la peau ne modifie pas le cycle normal de la muqueuse utérine. 

- l'expérience 4 montre que l'injection quotidienne d'extraits d'ovaire permet le développement de la muqueuse utérine mais sans variation de cycle. 

Conclusions des expériences:

- l'expérience 1 est le témoin qui sert à comparer les résultats des autres expériences.

- l'expérience 2 montre la nécessité de posséder des ovaires (au moins 1) pour avoir une muqueuse utérine qui se développe normalement.

- l'expérience 3 confirme que ce sont les ovaires qui déclenchent le développement de la muqueuse de l'utérus

- l'expérience 4 précise le rôle des ovaires. En effet, l'injection quotidienne d'extraits ovariens (prélevés à l'intérieur d'ovaires matures chez une autre souris) à une souris sans ovaire entraîne néanmoins le fonctionnement de sa muqueuse utérine (même si les cycles disparaissent).

Conclusion générale: la muqueuse de l'utérus se forme grâce à la présence des ovaires qui libèrent une substance ayant pour effet de développer la muqueuse. Cette substance, si elle est injectée quotidiennement, stoppe la cyclicité du fonctionnement de l’utérus. Cette substance doit donc être sécrétée uniquement lors de la période de développement de la muqueuse  l'utérus en temps normal.

IV - Fonctionnement de la pilule journalière

L'action de la pilule contraceptive consiste à interférer avec le cycle menstruel naturel de la femme; les hormones synthétiques apportées par la prise de la pilule empêchent l'ovulation.

Cette méthode de contraception agit sur trois plans :

- diminution de la sécrétion des hormones cérébrales produites par l'hypophyse , et donc pas de maturation de follicule au niveau de l'ovaire qui est censé libérer un ovule, ce qui a pour conséquence d'inhiber l'ovulation ;

- modification de la glaire cervicale qui devient moins perméable aux spermatozoïdes ;

- modification de la muqueuse de l'utérus qui ne permet plus l'implantation de l'embryon.

BILAN :

La pilule induit donc une mise en veille de l'appareil reproducteur féminin pour empêcher la conception d'un bébé. Elle agit à 3 niveaux: sur la muqueuse de l'utérus, sur la glaire cervicale et sur les hormones cérébrales.

Ci-dessous un schéma pour comprendre comment (et pourquoi prendre la pilule à heure fixe).

Schéma-bilan du développement à la puberté et du fonctionnement des organes reproducteur :