Physiologie animale et humaine

ou plutôt... "quelques coups d'oeil à la physiologie..."

• 1. la perception du monde extérieur
  • a. la sensation unité existe-elle ?
  • b. la perception n'est pas uniquement la mesure d'une amplitude
  • c. les sens peuvent nous tromper
  • d. les cellules composant les récepteurs ont toutes la même origine embryonnaire
  • e. les messages sensitifs sont des messages nerveux
  • f. les messages sensitifs afférents sont traités (intégrés) au niveau des centres
• 2. le maintien de la posture
• 3. éléments de reproduction chez les Primates femelles
  • a. les déterminismes internes - la capacité interne de l'ovaire au travail de reproduction
    • 1. au niveau de l'organisme entier:
    • 2. au niveau des organes
    • 3. au niveau des cellules
    • 4. au niveau des molécules: le complexe hypophyse-ovaires
  • b. la régulation adaptative - la réponse adaptative de l'ovaire au milieu (le travail social de reproduction de l'ovaire)
  • c. les applications médicales et non médicales
• Conclusion ... généralisation sur la fonction endocrine et sur les substances informatives
• Bilan
• Annexe: éthique de la reproduction

La physiologie (du grec phusis = nature et logos = parler) est l'étude des grandes fonctions des êtres vivants. Pour reprendre une vocabulaire qui m'est cher, la physiologie, c'est l'étude du vivant au travail : comprendre comment un organisme effectue le travail de relation, de nutrition et de reproduction. Il existe donc une physiologie de relation, une physiologie de la nutrition et une physiologie de la reproduction.
Remarques:
*Pour soulever rapidement la question et éviter d'avoir à y revenir sans cesse : il est évident qu'à chaque fois que l'on prendra l'homme comme exemple, on ne s'intéressera qu'à l'aspect strictement physiologique de la fonction. Cela n'empêche pas de garder toujours présent en mémoire que l'homme, intelligent, volontaire et libre, présente un comportement que le biologiste n'a pas à expliquer en termes de rapport avec le milieu, c'est le travail du psychologue (un psychologue est une personne titulaire du DESS de psychologie (études au cours desquelles on étudie un peu de physiologie, la neurophysiologie notamment), qu'un psychiatre est un médecin spécialisé en psychiatrie (médecine cérébrale pour faire simple, un médecin peut aussi être psychologue s'il est médecin et titulaire du DESS de psychologie), un psychanalyste est toute personne qui utilise la psychanalyse (ou méthode psychanalytique, voir ce mot dans des ouvrages spécialisé) sur soi-même qui qui désire l'appliquer aux autres... (il n'y a pas de diplôme ni de formation reconnue officiellement), enfin un psychothérapeute est une personne soignante qui peut être médecin , infirmier ou tout autre niveau professionnel, car il n'y a pas de protection officielle du nom à ma connaissance). L'homme, peut, par exemple, ne pas se reproduire, volontairement. Ou encore, fermer les yeux pour ne pas voir, faire des efforts pour garder le dos droit, modifier son régime alimentaire pour ne pas grossir... Le domaine de la biologie s'arrête là où commence celui de la volonté libre. L'homme dans cette partie est une animal parmi les animaux (voir cours de seconde pour une petite discussion au sujet de l'homme et du kangourou). De plus, le programme stipule qu'on l'on aborde le domaine éthique, qui est encore un tout autre domaine, celui de la fin. Je le ferai donc très succintement dans une annexe au bas de cette page, je renvoie pour plus de détails au cours de spécialité.
*De la même manière, il est peut-être important de préciser que l'on s'intéresse ici aux animaux (5ème règne) c'est-à-dire aux organismes pluricellulaires, possédant des cellules eucaryotes sans paroi, issus du développement d'un embryon présentant au moins deux couches de cellules embryonnaires différenciées (ectoblaste et endoblaste) et la plupart du temps trois couches (mésoblaste intermédiaire).

Les fonctions peuvent être étudiées au niveau de l'organisme entier (notamment le travail de relation de l'organisme à son milieu souvent qualifié d'adaptation) ou au niveau des organes qui y participent (on peut parler de physiologie cardiaque par exemple si l'on s'intéresse uniquement au coeur) ou encore au niveau cellulaire (c'est le cas par exemple de la neurophysiologie qui étudie tous les phénomènes physiologiques impliquant des cellules nerveuses) puis moléculaire (on peut parler de la physiologie des hormones sexuelles si l'on s'intéresse essentiellement à leur concentration, leur cellules cibles et leur action sur celles-ci). Mais plus le niveau d'étude est détaillé, plus l'échelle d'étude des phénomènes est grande, plus on risque de perdre la vision d'ensemble et il est parfois facile d'oublier que l'on s'intéresse à un organisme entier, voire vivant, ou pire encore: que l'on s'adresse à l'homme et non à un calmar... Je reprends les termes de Knut Schmidt-Nielson (voir bibliographie: "Physiologie animale ; adaptation et milieux de vie") dans son introduction : «en étudiant l'adaptation de l'animal a son milieu on est conduit à voir ce qui est bon pour lui... L'animal doit se maintenir en vie et il n'y a rien d'inconvenant, ni de non scientifique, à découvrir comment et pourquoi il y réussit». La physiologie est une véritable compréhension du vivant, elle recherche la signification d'une fonction. La physiologie comparée, qui étudie la physiologie en la comparant chez divers organismes, notamment en axant l'étude sur celle de l'adaptation de l'organisme à son environnement, aide grandement à cette compréhension dans le sens où elle reflète une des grandes caractéristiques du vivant : son unité, quelle que soit l'échelle d'observation. La physiologie est donc non seulement explicative (au sens de détailler, donc descriptive) mais compréhensive (au sens étymologique de "prendre avec soi", d'assimiler par son intelligence), dans la mesure où elle recherche la signification (signe visible du sens profond) de tel ou tel mécanisme; ce que Knut Schmidt-Nielson appelle les questions du pourquoi et du comment.
(Le physiologiste, avec la hauteur de vue qui le caractérise (il utilise à la fois les résultats de l'écologie, de l'anatomie, de l'histologie, de la cytologie et même de la biochimie ou biologie moléculaire...), peut se permettre d'étudier le pourquoi alors qu'il me semble beaucoup plus difficile à un biologiste moléculaire de faire autre chose que se limiter au comment).

Il peut être intéressant de présenter la physiologie sous un double aspect : le travail du vivant est à la fois une réponse adaptative de l'organisme au milieu (travail social) et une expression de déterminismes internes (capacité au travail, travail interne). Le système de contrôle nerveux intervient plus dans l'aspect adaptation au milieu du fait de sa rapidité et les systèmes hormonaux (endocrines) interviennent plutôt dans le contrôle interne à long terme. Mais il est certain que les deux systèmes ne sont pas opposés mais s'interpénétrent.

Etant donné l'extrême variété des thèmes d'étude, le programme de TS présente bien évidemment des choix, justifiables (nous ne considérons que les parties du programme exigibles au bac 1999):
* une première partie étudie un des réflexes participant au maintien de la posture : le réflexe myotatique, faisant partie du travail de relation : son étude permet de mettre en évidence l'étroite intégration entre un système générateur de mouvement (musles-squelette) et un système de commande rapide (système nerveux).
* une deuxième partie concerne la perception, toujours dans le travail de relation, mettant en évidence la profonde unité des caractéristiques des messages sensitifs arrivant aux centres nerveux.
* une troisième partie, toujours dans le domaine du travail de relation, permet d'aborder le rôle des centres nerveux dans l'intégration
* deux parties réservées aux élèves de spécialité concernent les mécanismes moléculaires du message nerveux.
* une sixième partie est cette fois dévolue au travail de reproduction chez les mammifères femelles.
* la dernière partie, réservée aux élèves de spécialité, étudie un travail de nutrition : la circulation sanguine, sous un aspect modélisable : le contrôle de la pression artérielle.
On remarquera que les trois travaux du vivant sont représentés, ainsi que les différents niveaux d'étude de la physiologie : depuis l'organisme entier jusqu'au niveau moléculaire.
Nous ne suivrons pas l'ordre du programme.
Je manque de temps pour élaborer un cours plus structuré. Je présenterai donc chaque chapitre comme un coup d'oeil à une question sans l'intégrer dans une réflexion globale comme j'ai essayé de la faire pour le chapitre sur l'immunité.

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1. la perception du monde extérieur

Si l'homme est un incontestable animal, j'ai déjà signalé autre part (voir fiches de seconde sur la diversité du vivant et l'homme et le kangourou) combien il me paraît aussi évident de montrer que ses capacités rationnelles, son intelligence, lui permettent de répondre de façon originale aux stimulations du milieu extérieur. Dans ce chapitre l'animal et l'homme participent des mêmes capacités, même si on peut dire qu'ils ne les possédent pas au même degré (surtout quand on compare une aphysie, un mollusque fort étudié pour son système nerveux, et l'homme...) ; on peut le formuler en terme de degré de participation à une même capacité : la sensibilité ou présence de sensations ou capacité de perception (je ne veux pas discuter ici les différences de sens entre ces mots, je souhaite simplement préciser l'objet de notre étude avec des mots suffisamment variés pour que chacun comprenne ce à quoi je fais référence), qui n'est pas très éloigné de la notion de ce que certains appellent la pensée animale ou la conscience animale, même si, à mon avis ces termes sont inadéquats. Toute connaissance, même intellectuelle, passe par les sens, commence par une perception. C'est l'objet de cette première partie.

a. la sensation unité existe-t-elle ? (peut-on décomposer une sensation multiple en sensations simples déterminées chacune par un paramètre physique mesurable ?)

Si il semble légitime d'essayer de classer les types de stimuli, il est par contre moins évident d'affirmer que l'organisme le fait à son tour. Plusieurs sens sont affectés simultanément et la perception semble conduire à une image globale qui tient compte des signaux reçus au niveau de chacun des sens. Ultérieurement, le rappel d'une seule ou l'association de deux de ses sensations peut faire revenir "à la mémoire" (actualiser) l'image mémorisée...
Cependant, comme pour toute fonction biologique, nous serons obligés, pour des raisons expérimentales, de séparer chaque type de signal. Il est évident qu'un signal non mesurable ("extrasensoriel"), ne pouvant faire l'objet d'une expérimentation, sort de notre champ de connaissance.
D'autre part, les sens sont reliés entre eux : c'est l'exemple classique des 36 chandelles que l'homme ressent à la suite d'un choc rude. Certains sens sont simples et mesurent un seul type de signal, la plupart des sens mesurent plusieurs types de signaux à la fois.

b. la perception n'est pas uniquement la mesure d'une amplitude :

la perception concerne non seulement l'intensité du signal mais aussi sa direction et la distance à son point d'émission (ce qui permet à l'animal de se positionner par rapport à la source). L'oreille est déjà un organe directionnel, le décalage entre les temps d'arrivée du signal entre les deux oreilles permet de percevoir aussi la direction du son reçu.
Les sens présentent chacun un domaine de sensibilité, la limite inférieure en intensité étant souvent appellée seuil de sensibilité.
La douleur, est parfois considérée comme la limite supérieure en intensité : une lumière aveuglante, un son assourdissant... Si elle n'est pas mesurable de façon expérimentale, elle n'en existe pas moins, aussi bien pour l'animal que pour l'homme (l'utilisation en médecine d'une petite réglette où le patient chiffre lui-même l'intensité de sa douleur en fonction de celle qu'il pense que les autres ressentent face à un mal déterminé, est assez intéressante...).

c. les sens peuvent nous tromper

il est bien connu que l'interprétation que fait l'organisme d'une certaine sensation ne corespond pas toujours à la nature réelle du stimulus. L'exemple des 36 chandelles est un cas extrême mais clair.
D'autre part, la sensibilité peut varier d'un individu à l'autre. Certaines personnes sont sensibles à tel goût (les truffes par exemple...) ou à tel produit chimique, d'autres pas du tout. Celle de certains organismes laisse quelque peu rêveur : d'après certaines expériences le Homard épineux est capable de détecter un acide aminé (la taurine) à une concentration de 10^-10mol.L-1 (soit 33 mg dans une piscine olympique, sachant que pour arriver à simuler la salinité de l'eau de mer, il faudrait ajouter 96 tonnes de chlorure de sodium et autres sels dans cette même piscine) !!! (Je me permets juste de poser une question : quelle incertitude avons nous sur les chiffres de telles dilutions ? Si un mélange peut être assez facilement homogénéisé pour des dilutions moins fortes, il me semble probable que les forces faibles deviennent vite prépondérantes à des concentrations aussi faibles; il est tout à fait différent de mesurer une concentration très faible dans un fluide naturel et de diluer un produit à de telles concentrations de façon homogène).

d. les cellules composant les récepteurs ont toutes la même origine embryonnaire

tous les récepteurs sensitifs structurés que l'on a réussi à isoler sont composés de cellules épithéliales plus ou moins modifiées ou de cellules nerveuses (elles aussi originaires de la couche supérieure embryonnaire : l'ectoderme). Ils réalisent la transduction, c'est à dire la transformation d'un stimulus de nature varié selon l'organe, en signal sensitif (le message nerveux), transmis aux centres nerveux.

e. les messages sensitifs sont des messages nerveux

Si la diversité des signaux reçus est grande, il semble bien qu'il n'y ait qu'un seul type de messages sensitifs qui sont les messages nerveux. Le message nerveux sensitif est composé de signaux identiques en amplitude et durée (les potentiels d'action : signaux unité) mais dont la fréquence varie. On pense donc que tous les messages sensitifs sont codés en modulation de fréquence : la fréquence (instantanée et dynamique) des potentiels d'action permet de distinguer les messages sensitifs entre eux, sinon rien ne distingue par exemple un message visuel, transmis par le nerf optique, d'un message olfactif, transmis par le nerf olfactif.

Genèse d'un message sensitif exemple : une soie mécanoréceptrice chez le blatte (exemple classique, très bien documenté dans le Livre de TS, Bordas, p174-175 pour le PR et p170-173 pour le PA, et dans les films du CNDP, je vous renvoie donc à votre livre)

Les points essentiels à retenir : un potentiel de récepteur (PR) est une dépolarisation suivie d'une repolarisation d'une cellule réceptrice. (La cellule récéptrice est une cellule excitable qui présente un potentiel membranaire ou potentiel de repos, typiquement de l'ordre de 60 à 80 millivolts). le potentiel de récepteur présente une variation d'amplitude qui est fonction de l'intensité du stimumus (il n'obéit donc pas à la loi du "tout ou rien"). Sa durée est variable selon les cellules mais de l'ordre de quelques dizaines de millisecondes. le potentiel de récepteur est un signal non propagé dans le prolongement cellulaire (axone ou dendrite) il est donc qualifié de local. le potentiel de récepteur peut donner naissance à un ou plusieurs potentiels d'actions si un certain seuil d'intensité, spécifique de la cellule réceptrice, est atteint. les potentiels d'action (PA) sont des dépolarisation-repolarisation de la membrane d'une cellule, de très courte durée (typiquement de 3 millisecondes), d'intensité toujours identique (typiquement de 100 millivolts ; on dit que ce signal "obéit à la loi du tout ou rien") et propagé sans atténuation (conduction non décrémentielle) le long des membranes de certaines cellules (cellules réceptrices, cellules nerveuses, cellules musculaires...). le message sensitif est donc un message nerveux, constitué par un train de potentiels d'action . L'influx nerveux est le signal mesuré au niveau d'un prolongement et correspondant au passage de ces potentiels d'action. La nature du message est codée par la fréquence des potentiels d'action : on dit que le message sensitif nerveux est codé en modulation de fréquence. (exercice d'application niveau seconde: n°6, p 188) la transmission du message sensitif vers les centres se fait par des prolongements des cellules nerveuses (dendrites ou axones). Ces prolongements sont regroupés dans des nerfs. La progression des potentiels d'action est rendue possible par l'existence d'une période réfractaire qui suit l'excitation de la fibre.

Chez les invertébrés les vitesses de conduction de l'influx nerveux sont tout au plus de quelques mètres par seconde sauf dans des axones géants (pouvant atteindre 1 millimètre de diamètre chez le calmar) que l'on trouve aussi bien chez le ver de terre, le calmar ou la blatte, où la vitesse de conduction atteint plus de 30 mètres par seconde. Chez les vertébrés des cellules nerveuses protectrices (faisant partie des cellules gliales), les cellules de Schwann, entourent certains prolongements (axones) et forment parfois une gaine de myéline par empilements de membranes enroulées autour de la fibre nerveuse. Les fibres myélinisées conduisent l'influx nerveux à des vitesses plus élevées (typiquement quelques dizaines de mètres par seconde ; le mécanisme proposé est une progression saltatoire des courants de dépolarisation entre les noeuds de Ranvier qui correspondent aux limites entre cellules de Schwann) que les fibres amyéliniques (on ne doit pas dire nues car ces fibres sont entourées par des cellules de Schwann (une cellule entourant plusieurs axones) mais elles ne forment pas de gaine de myéline ; la vitesse de l'influx nerveux y est typiquement de quelques mètres par seconde ; la progression des potentiels d'action se faisant alors de façon continue, de proche en proche).La vitesse de conduction de l'influx nerveux des fibres amyélinisées est directement proportionnelle au diamètre de la fibre. On connaît maintenant des fibres myélinisées chez plusieurs invertébrés comme des crustacés (crabe et crevettes roses), des insectes ou encore les vers de terre. Actuellement on pense de plus en plus que la gaine de myéline intervient aussi essentiellement comme un système de réservoir à sodium (voir cours de spécialité). Les cellules gliales ayant les mêmes fonctions que les cellules de Schwann mais entourant les axones des neurones centraux sont nommées oligodendrocytes.

De nombreux messages sont triés et filtrés sur leur parcours en direction des centres. La plupart du temps il y a une chaîne de neurones qui conduit le message sensitif jusqu'au centre principal. Les centres intermédiaires, où se trouvent les corps cellulaires des neurones transmettant le message sensitif, sont des ganglions.

f. les messages sensitifs afférents sont traités (intégrés) au niveau des centres

La zone de contact nerveux entre deux cellules (dont l'une au moins est une cellule nerveuse) est la synapse. On distingue deux type des synapses :

• les synapses électriques caractérisées par une jonction étroite (jonctions gap) entre les membranes des deux cellules. Le rapprochement des deux membranes (environ 2 nm d'espace intersynaptique) permet une conduction directe de l'influx nerveux avec un retard ou délai de transmission nul. On en connaît chez certains arthropodes, des mollusques et elles se rencontrent probablement chez les vertébrés. Certaines synapses électriques semblent pouvoir fonctionner dans les deux sens, d'autres sont polarisées et ne transmettent l'influx nerveux que dans un seul sens.
• les synapses chimiques sont des jonctions plus lâches (l'espace ou fente synaptique peut atteindre 30 nm). Elles sont unidirectionnelles (polarisées, à sens unique) du fait de la présence du neurotransmetteur (au sein de vésicules synaptiques aisément repérables en microscopie électronique à transmission) dans une seule des terminaisons synaptique : le bouton synaptique ou zone présynaptique. La zone postsynaptique posséde des récepteurs membranaires au neurotransmetteur. En fait les synapses sont de structure assez variées. Les plus simples et les plus nombreuses sont les synapses neuro-neuronales (mettant en contact deux neurones), sans différenciation structurale majeure à notre niveau d'étude. Les synapses neuromusculaires sont par contre très particulières. La synapse de la jonction neuromusculaire du muscle strié squelettique est certainement la mieux étudiée (photos p 176-177 du Bordas TS).

Chaque neurone central reçoit de nombreuses afférences et établit de nombreux contacts efférents. On estime parfois à plus de 10.000 le nombre de connexions synaptiques par neurone, ce qui permet d'imaginer le système nerveux central comme un réseau extrêmement complexe de cellules interconnectées. Là encore, le modéle simple proposé par votre livre est très bien choisi car simple et peut donc être utilisé facilement.

L'intégration des messages sensitifs afférents au niveau des centres exemple : le 6ème ganglion abdominal de la blatte (Film CNDP et Bordas TS, pp 178-179 pour les afférences et p 176-177 pour le fonctionnement synaptique)

Plusieurs prolongements de cellules sensitives regroupés dans deux nerfs afférents (nerf paracercal et nerf cercal) arrivent en communication avec un seule cellule d'un centre (au niveau des dendrites d'un neurone géant pseudo-unipolaire). Le diamètre de l'axone du neurone géant permet une implantation directe d'électrodes dans la fibre axonale au tout début du départ de celui-ci en direction du 5ème ganglion abdominal. On enregistre les différences de potentiels entre l'extérieur et l'intérieur de l'axone à la suite de stimulations mécaniques des soies cercales ou de stimulations directes des nerfs cercal et paracercal différées ou simultanées. Le signal enregistré sur l'axone est modulé en amplitude et en durée selon les différentes stimulations . C'est un potentiel post-synaptique. Ce signal est la résultante (somme) des potentiels post-synaptiques excitateurs ou PPSE (dépolarisations) proportionnels aux potentiels d'action observés sur le nerf cercal et des potentiels post-synaptiques inhibiteurs ou PPSI (hyperpolarisations) proportionnels au nombre de potentiels d'action observés sur le nerf paracercal. A partir d'un certain seuil, on observe un potentiel d'action qui présente une amplitude constante. Les PPS ne sont pas propagés sans atténuation par l'axone comme le sont les PA. Ils s'atténuent très vite (on dit qu'ils sont locaux, comme les potentiels de récepteur) et ne sont plus observables au niveau du 5ème ganglion abdominal. Le PPS observé au niveau du départ de l'axone (cône axonal ou cône d'émergence de l'axone ou encore cône d'implantation de l'axone) correspond à la sommation spatiale (de toutes les synpases afférentes en activité produidant des PPSE ou des PPSI) et à la sommation temporelle (de tous les PAprésynaptique arrivant successivement à une même synapse) des PPS issus des transmissions synaptiques réalisées à la suite de la stimulation. (Schéma de synthèse p 185)

Remarque : on a pensé pendant très longtemps qu'un neurone ne libérait qu'un seul type de neurotransmetteur. Il est maintenant établi (Schmidt Nielsen, p 493) qu'il y a coexistence de plusieurs neurotransmetteurs pour une même terminaison centrale ou périphérique. De même un unique neurotransmetteur peut être parfois excitateur, parfois inhibiteur (voir cours de spécialité) selon le type de récepteur...

On propose donc actuellement le modèle d'intégration des centres nerveux qui feraient la somme algébrique des signaux afférents et dont la résultante serait un éventuel potentiel d'action efférent. L'organisation du système nerveux central serait donc un réseau de cables interconnectés par des synapses fonctionnant selon le principe du signal binaire + ou -, organisé en paralléle. De tels réseaux ont été réalisés en informatique. Ils sont qualifiés de réseaux neuronaux ou massivement paralléles et sont capables de traiter simultanément un grand nombre d'informations. Par contre leur plasticité est nulle. On tente actuellement de développer plutôt des réseaux à connections variables qui reflétent peut-être davantage le système neuronal vivant. En effet, les synapses sont des connections vivantes qui s'établissent en permanence et dégénèrent si elles ne sont pas utilisées... l'étude de ces réseaux d'information est certes passionnante mais sort largement du domaine de ce cours (voir par exemple Biologie moléculaire de la cellule, Alberts et al., Flammarion (Médecine-Sciences), 1994, ch. 15, p 778 et s.).

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2. le maintien de la posture

Le maintien de la posture, étudiée chez un mammifère (l'homme étant pris comme principal exemple), nécessite en permanence : des perceptions reçues et intégrées ainsi qu'une activité musculaire contrôlée, coûteuse en énergie. Une partie de la réponse est automatisée sous forme de réflexes : le plus étudié est le réflexe myotatique. Cet exemple permet d'étudier une adaptation quasi-automatique (inconsciente) de l'homme ou d'un mammifère en général au milieu.

Le réflexe achilléen, un réflexe myotatique (contraction réflexe d'un muscle squelettique strié en réponse à son étirement) (Bordas TS, pp 154-155 et ESAO pp 160-161, schéma de synthèse p 163)

Ce modèle extrêmement simple d'un réflexe monosynaptique et la présentation de l'innervation réciproque des muscles antagonistes est incompléte étant donné qu'elle ne permet pas de comprendre ce qu'il se passe lors d'une contraction "volontaire". Mais ce modèle a le mérite d'être simple et facilement mémorisable. Il reste un modèle.

Il est difficile de comprendre le maintien de la posture sans étudier la contraction "volontaire" des muscles. En fait il faudrait plutôt parler de contraction somatique (ou encore "à commande centrale", ou même "intelligente") par opposition à une contraction réflexe (ou encore "à commande périphérique" ou encore "automatique"). En effet, l'animal posséde bien évidemment les deux types de mouvement, sans que l'on puisse parler de volonté. Le terme de commande permet de contourner la difficulté. La posture résulte à la fois de commandes périphériques liées aux stimuli externes et de commandes centrales liés à une réponse plus élaborée, plus coordonnée.

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3. éléments de reproduction chez les Primates femelles

Le travail de reproduction (je vais en faire sourire quelques uns... mais pensez que l'on parle bien du travail de la parturition et je ne vois pas pourquoi il faudrait toujours associer la souffrance au travail et non pas aussi le plaisir, sexuel ou digestif par exemple...) fait partie de la définition même de la vie, et étant en lui-même essentiel à la survie de l'espèce, son étude déborde largement celle d'un simple paramètre réglé comme la température corporelle. La première partie du cours de TS a présenté les mécanismes cellulaires et cytogénétiques de la gamétogénèse (et permis de replacer rapidement les organes reproducteurs chez l'homme). Je ne reviens pas dessus. Il reste maintenant à les faire fonctionner.
C'est dans cette partie que l'on voit peut-être le mieux la différence entre déterminismes internes et systèmes de régulations adaptatifs aux conditions extérieures. C'est ainsi que nous présenterons cette partie.

La reproduction chez les Primates est une reproduction sexuée avec sexes séparés (nécessitant la recherche du partenaire), fécondation interne (organes d'accouplement) et viviparité (gestation placentaire) suivie d'un allaitement (glandes mammaires) et d'un soin aux jeunes maintenu pendant une assez longue période.

Le programme ne nous demande de ne traiter que la partie de préparation à la fonction de reproduction chez le femelle des Primates. C'est une vision volontairement limitée. Etant donné déjà le volume important de connaissances demandé aux élèves de TS, nous nous limiterons strictement à ce programme. Je rappelle les termes du programme qui semble bien préciser que la fonction de reproduction chez la femelle des Primates est une fonction coordonnée à une fin : «Cette coordination aboutit à réunir les conditions optimales d'une fécondation et d'une nidation». On pourrait discuter sur la globalité de la préparation à la fonction qui, comme je le rappelle encore ci-dessus, met en jeu non seulement la capacité pour la femelle à être fécondée mais aussi à mener à bien la gestation, l'allaitement puis les soins au(x) jeune(s).... La fonction de reproduction ne se limite pas à la fécondation, ni même à la gestation... (si chez de nombreux mammifères le soin aux jeunes est essentiel à la fonction de reproduction, combien plus la famille devrait être protégée chez l'homme...). Notre étude n'atteindra pas le domaine éthologique alors qu'il est évidemment essentiel pour ce travail que l'individu ne réalise pas tout seul...
Par contre étant donné les termes du programme, pourquoi ne pas développer l'éthique de la reproduction en considérant la finalité de cette reproduction chez les animaux ? Il s'agirait alors d'une véritable éthique biologique, une bioéthique, la finalité étant déduite des caractéristiques du vivant. Elle ne s'appliquerait plus uniquement à l'homme mais à tout être vivant. Mais qu'apporterait cette science, si ce ne sont des modèles suceptibles d'être appliqués à l'homme ? Car on ne peut rien changer chez l'animal. Ce n'est pas l'homme qui va modifier le comportement animal. Par contre il peut changer le sien. Et dans ce cas on revient à la liberté ; on retombe sur la profonde différence de nature entre l'homme et l'animal. Ce ne sont pas les caractéristiques du vivant accessibles à la biologie qui fondent l'éthique. La fin de l'homme ne se résoud pas dans cet instinct de survie et de reproduction. La fin de l'homme n'est pas d'imiter l'animal.

a. les déterminismes internes -
la capacité interne de l'ovaire au travail de reproduction

La mise en place progessive de la fonction est évidente. La puberté (du latin pubescere : se couvrir de poils) est un terme utilisé par extension pour tous les vertébrés. On peut lui préférer "maturité sexuelle" ou aptitude à la reproduction qui est encore utilisée, même si elle peut être contestée, comme critère du stade adulte chez les animaux.

Le plus simple est d'étudier cette mise en place aux différents niveaux d'étude de la physiologie :

1. au niveau de l'organisme entier :

L'apparition de la puberté est sous la dépendance de facteurs internes mais aussi de l'alimentation. On rapporte par exemple comme un fait clairement établi que l'âge des premières menstruations pour les filles européennes est tombé de 15-16 ans en moyenne en 1900, à 12-13 ans dans les années 70 ; tout en précisant qu'en 1900 les jeunes filles de milieux aisés avaient leurs premières régles à l'âge de 12-13 ans. Une chose est certaine : l'âge moyen cache une grande variabilité individuelle.
Les phénomènes de vieillissement touchent aussi bien les ovaires (épuisement du stock d'ovocytes à partir de 38-40 ans), que l'utérus (ralentissement de la préparation cyclique à la gestation, augmentation de la mortalité embryonnaire et des avortements) et les mécanismes physiologiques régulateurs (cycles ovariens anormaux.., chute des taux hormonaux à la ménopause).

2. au niveau des organes:

Les ovaires (gonades femelles) se mettent en place chez le foetus humain entre la 4ème et la 7ème semaine de vie foetale (le foetus mesure entre 6 et 8 mm) à partir des crêtes génitales situées au sommet des lames latérales qui sont des massifs de tissus embryonnaires qui font partie du mésoderme (tissu en position intermédiaire entre le feuillet externe : l'ectoderme et le feuillet interne : l'endoderme) au stade bourgeon caudal. Les ébauches gonadiques sont colonisées par des cellules germinales d'origine variées selon les classes de Vertébrés. Les cellules somatiques (par opposition à germinales) forment un blastème (amas de cellules embryonnaires) d'origine discutée selon les groupes de vertébrés. Les premiers follicules ovariens n'apparaissent que vers la 16ème semaine de gestation (le foetus mesure alors une dizaine de centimètres de long). La différenciation du tractus génital femelle commence vers la 8ème semaine de vie foetale ( le foetus mesurant alors quelques 3-4 cm), à partir des pièces intermédiaires, issues des mêmes massifs mésodermiques que ceux donnant les ovaires. Les canaux de Müller embryonnaires donneront l'oviducte et l'utérus, la vagin résulte de l'évolution de la zone de jonction (sinus) entre les canaux de Müller et de Wolff (ces derniers régressant dans le sexe femelle), les bourrelets génitaux ectodermiques donneront les lèvres, et le tubercule génital, qui donne ici le clitoris et le pénis chez l'homme. En absence de stimulation par les hormones mâles (testostérone produite par les cellules de Leydig dès la 8ème semaine de vie foetale) et hormone antimüllerienne (AMH), possible jusqu'à la 16ème semaine, les organes génitaux évoluent naturellement en organes femelles. Si le rôle d'un facteur contrôlé par le chromosome Y (TDF, Testis Determining Factor) semble avoir été mis en évidence, il n'en reste pas moins que le contrôle de la différenciation sexuelle reste largement inconnu. On ne connaît pas la liaison précise entre le sexe chomosomique (cytogénétique) et le sexe histologique et physiologique.

L'ovaire assure 4 fonctions : - l'ovogénèse : multiplication des ovogonies (cellules germinales) et maturation des ovocytes (chez les Primates les réserves de l'oeuf sont faibles mais la vitellogénèse, accumulation de réserves de type vitellus, en est une phase essentielle) - la folliculogénèse : multiplication des cellules somatiques entourant l'ovocyte (les cellules folliculaires participent elles aussi de façon essentielle à la vitellogénèse, accumulation des réserves dans l'oeuf) - l'ovulation : libération d'un oeuf (ovocyte mature), on parle aussi de ponte ovulaire et d'oviposition chez les ovipares - une fonction endocrine : synthèse d'hormones stéroïdiennes et peptidiques contrôlant le fonctionnement ovarien mais aussi pratiquement tous les organes intervenant dans la reproduction (organes d'accouplement, de ponte, de gestation...).

Les ovaires sont irrigués par une artère qui pénétre entre les follicules et se ramifie. Mais les capillaires ne dépassent pas la lame basale des follicules. De nombreuses expériences de greffe ont permis de mettre en évidence la sécrétion par les follicules en croissance de nombreux facteurs chimiques (VEGF, TGFalpha...) qui stimulent la multiplication et la croissance des cellules endothéliales et donc favorisent la revascularisation des ovaires greffés.
L'innervation ovarienne (essentiellement sympathique) se développe en même temps que la vascularisation et les cordons nerveux suivent les vaisseaux sanguins (dont elles innervent les fibres lisses) jusqu'aux cellules de la thèque externe des follicules. De nombreux neuromédiateurs ont été isolés de l'ovaire (NAdr, dopamine, substance P, VIP, NO...) et interviennent soit dans l'expulsion des ovocytes, soit dans le débit sanguin et donc, indirectement, dans la croissance des follicules.
L'ovulation est un phénomène rapide (quelques minutes) et libère habituellement un ovocyte secondaire de façon alternée entre l'ovaire droit et gauche chez la femme (le taux d'ovulation , nombre d'ovocytes libérés en même temps est habituellement de 1 chez la vache, 2 chez la brebis, 8 à 30 chez la truie et 6 à 17 chez la ratte). La libération simultanée de deux ovocytes par l'un ou les deux ovaires chez la femme peut conduire à la gestation de (faux) jumeaux. L'ovulation est "spontanée" chez la femme dans le sens où elle ne semble pas être habituellement "provoquée" comme c'est le cas par exemple chez la chatte (la lapine, la femelle du vison, de l'écureuil...) à la suite d'une stimulation lors de l'accouplement. Mais il est connu qu'un stress, un accident, une émotion... peuvent provoquer l'ovulation chez la femme. Il semble que l'ovaire présente des contractions musculaires qui assurent l'expulsion de l'ovocyte secondaire entouré de ses cellules folliculaires formant le cumulus oophorus et accompagné du liquide folliculaire (liquor folliculi), lors de la rupture du follicule mûr (follicule de De Graaf) qui fait saillie à la surface de l'ovaire (son diamètre atteint 2 cm pour un ovaire d'un diamètre maximal de 3 cm). La commande de ces contractions pourrait être d'origine nerveuse mais aussi simplement causée par la baisse de pression dans la cavité folliculaire (voir plus bas). L'ovulation s'accompagne parfois de légers saignements. Après l'ovulation le follicule rompu se referme et se transforme en corps jaune par une croissance des vaisseaux sanguins qui colonisent la granulosa dans laquelle les cellules folliculaires se transforment en cellules lutéales sécrétrices (luteus = jaune en latin). Un caillot sanguin persiste au centre du corps jaune. Le corps jaune se forme en quelques heures, fonctionne une quinzaine de jours puis régresse rapidement en absence de fécondation (corps jaune cyclique ou provisoire), il perd sa couleur et se transforme en masse fibreuse, le corps blanc, qui disparaîtra, ne laissant la place qu'à une cicatrice à la surface de l'ovaire. En cas de fécondation le corps jaune se développe et devient corps jaune gestatif qui persiste pendant presque toute la durée de la grossesse. Le cycle ovarien est donc long (5 mois minimum, l'ovulation intervenant au début de la dernière quinzaine), alterné et chevauchant (entre les deux ovaires, séparé par 28 jours en moyenne de décalage, ce qui permet un fonctionnement cyclique avec une ovulation chez une femme tous les 28 jours). On a l'habitude de parler d'un cycle sexuel de 28 jours mais c'est celui de l'utérus qui commande l'événement le plus marquant : l'apparition des règles qui revient effectivement tous les 28 jours en moyenne (cette durée varie selon les femmes et au cours de leur vie ; on a observé que les cycles les plus longs correspondent aux femmes les plus jeunes (entre 25 et 43 jours entre 13 et 17 ans) et les cycles les plus courts aux femmes les plus âgées (entre 24 et 32 jours à partir de 40 ans). Ainsi la phase préovulatoire est appellée phase folliculaire et ne dure pas seulement14 jours mais plus de 4 mois et demi pendant lesquels de nombreux follicules commencent une maturation. Par contre la phase post-ovulatoire (ou lutéale ou encore lutéinique), dure effectivement environ 13-14 jours si l'on considère uniquement la période de fonctionnement du corps jaune.
On fait habituellement commencer le cycle utérin à l'apparition des règles ou menstruations ou encore phase catamériale (chez la femme et seulement quelques espèces de singes) qui correspond à la dégradation de la muqueuse utérine (endomètre) du cycle précédent (4/5ème de la superficie environ) du notamment à la nécrose des artères spriralées qui se développent surtout en fin de phase secrétoire. Le sang est rendu incoagulable par sécrétion d'un facteur fibrinolytique (la fibrine est une protéine essentielle de la coagulation) local. L'épaisseur de l'endomètre est alors minimale (environ 1 mm). Les saignements des règles s'accompagnent souvent de contractions de la musculeuse utérine (myomètre) plus ou moins douloureuses. Les règles peuvent durer environ 5 jours (3 à 6 jours) puisque la destruction de l'endomètre n'intervient pas d'un seul coup mais par lambeaux ; puis l'endomètre commence à s'épaissir par prolifération des cellules muqueuses (phase proliférative), pour atteindre 5 mm d'épaisseur maximale à ce stade. Pendant toute la durée de la phase proliférative des contractions utérines plus ou moins fortes interviennent. A partir du 13ème jour du cycle sexuel, se fait un "silence utérin" caractérisé par l'arrêt des contractions utérines, la muqueuse se creuse de glandes en doigt de gant qui sécrétent un abondant mucus (glaires) et du glycogène : c'est le début de la phase sécrétoire. L'épaisseur maximale de l'endomètre, atteinte pendant cette phase (phase lutéinique ovarienne), est de 8 mm chez la femme. On notera l'aspect "déchiqueté" de l'endomètre (on parle de dentelle utérine CHEZ LA LAPINE), favorable à la nidation, c'est-à-dire à l'installation, dans une de ces cryptes, de l'embryon issu de la fécondation, qui a lieu au niveau d'une des trompes. Au niveau du col de l'utérus, la muqueuse est réduite et sécréte un mucus clair plus ou moins abondant et filant (glaires cervicales de cervix = le col en latin) qui permettent de déterminer l'étape du cycle sexuel (on mesure la filance, c'est à dire l'étirement sans rupture qui est maximal autour de l'ovulation : plus de 20 cm).
Chez la femme le cycle vaginal rest discret alors qu'il est accompagné de profondes modifications chez de nombreux mammifères. Le frottis vaginal chez la femme permet essentiellement de dépister un éventuel cancer de l'utérus plutôt que de déterminer les étapes du cycle sexuel, même si la période post-ovulatoire est marquée par une augmentation de la kératinisation des cellules et donc du nombre de cellules mortes (mesuré par l'index caryopycnotique).

3. au niveau des cellules

Du point de vue des cellules sexuelles, les cellules primordiales germinales d'origine endodermique, appellées gonocytes se divisent activement par mitose entre le 3ème et le 5ème mois après la fécondation et donnent naissance aux ovogonies (groupées par paquets et reliées par des ponts cytoplasmiques). Commence alors une phase d'accroissement pendant laquelle les ovogonies se séparent, s'entourent de quelques cellules folliculaires aplaties, se chargent de réserves, augmentent de diamètre jusqu'à atteindre environ 50 µm, et présentent un certain nombre de modifications au niveau du noyau car les chromosomes deviennent visibles (condensation de l'ADN). Certaines ovogonies sont clairement au stade leptotène de la prophase méïotique, on dit qu'ils sont entrés en méiose. On observe de tels stades chez la femme à partir de la 7ème semaine de vie foetale jusqu'à la naissance, soit environ 20 jours après le début de différation sexuelle de l'ovaire en gonade féminine. Puis les chromosomes (qui sont arrivés au stade diplotène) se décondensent. On note que cette maturation se fait toujours avec un pic d'oestradiol chez tous les Mammifères étudiés, mais aussi chez des Reptiles et des Oiseaux.Ces gonocytes sont alors devenus des ovocytes I (il faut veiller à conserver le terme d'ovocyte primaire, souvent masqué par le chiffre I que l'on énonce "un" parfois un peu rapidement; le terme d'ovocyte secondaire faisant référence à un ovocyte qui est issu d'une division de l'ovocyte primaire et qui est présent chez l'homme mais pas chez tous les animaux, bien évidemment) dont le stock est donc déterminé à la naissance. On estime à près de 7 millions le nombre de gonocytes qui donneront environ 1 à 2 millions d'ovocytes I à la naissance, et on pense qu'il ne reste plus qu'environ 300.000 ovocytes I dans les deux ovaires à l'âge de 7 ans (au moment de la puberté), tous les autres ovocytes ayant dégénéré. On pense qu'après les quelques 300 ovulations d'une femme au cours de sa vie sexuelle (entre la puberté et la ménopause), il y a épuisement du stock d'ovocytes, ce qui fait quelques 600 à 1000 ovocytes I au total impliqués dans chaque phénomène de maturation conduisant à l'ovulation. On considère que l'arrêt du fonctionnement ovarien coïncide avec l'épuisement du stock d'ovocytes (la femme a un épuisement très précoce par rapport à d'autres Mammifères pour lesquels celui-ci arrive en fin de vie). Du point de vue du stade méïotique, on dit souvent que l'ovocyte I semble avoir commencé la première division de méïose, mais en fait l'ovocyte I n'est pas bloqué en prophase de 1ère division mais à un stade de décondensation qui fait suite à une maturation sexuelle et qui est similaire au stade G2 (interphase, après duplication de l'ADN) mais avec un début de condensation de l'ADN (source : Biologie moléculaire de la cellule, 3ème éd., p 1020). Dans ce cas la méïose ne commencerait que quelques jours ou quelques dizaines d'heures avant l'ovulation (actuellement on parle de déblocage de la méïose ou reprise de la méïose, 12 h avant l'ovulation...). Les phénomènes cellulaires qui interviennent lors des étapes qui se déroulent pendant la longue phase de repos et de dégénérescence (on parle d'atrésie (du grec a : privatif et trêsis : perforation) folliculaire : disparition des cellules folliculaires et de l'ovocyte sans ovulation) ont des déterminismes encore mal connus (1 ovocyte I sur 20 en "réchappe"... et 1 ovocyte présent à la naissance sera ovulé sur 7.000 ). Les mécanismes cellulaires de l'atrésie restent très discutés. Ils sont rapprochés de l'apoptose (du grec apo : loin et piptein : tomber), mécanisme de dégradation enzymatique de l'ADN, car des cellules des follicules atrésiques présentent une transformation du noyau en une masse compacte de chromatine (cellule dite pycnotique, du grec puknos : compact). De nombreux facteurs chimiques ont été invoqués ainsi que la vascularisation du follicule.
Lors de la folliculogénèse, on pourra noter que les cellules de la granulosa forment une population homogène, reliées par des jonctions perméables (gap-junctions). La granulosa est séparée de la thèque interne par une lame basale (composée essentiellement de fibronectine) que ne pénètrent ni les capillaires sanguins, ni les fibres nerveuses. (Cette disposition est à rapprocher de la structure du testicule avec les cellules de Sertoli et germinales d'un côté et les cellules de Leydig de l'autre de la lame basale..). A maturité, un follicule féminin mesure 15 à 20 mm et contient près de 5 millions de cellules folliculaires.

Encore un jeu : "et si la méïose n'existait pas...?"

AVERTISSEMENT : J'imagine que c'est une vieille idée, et je me souviens d'avoir appris les termes de 1ère mitose et de 2ème mitose pour les phases de la méïose, et il n'y a pas si longtemps que cela... mais je voudrais revenir dessus afin, comme d'habitude, de stimuler l'esprit critique des élèves. Ceci reste un jeu intellectuel et je ne l'enseigne pas du tout comme un savoir. Les modèles scientifiques sont ... des interprétations de l'esprit et peuvent très bien évoluer...et puis j'ai peut-être fait des grossières erreurs dans mes schémas et mes calculs... je serais ravi d'être corrigé.

Si l'on part de considérations cytologiques et si l'on se réfère aux mécanisme connus sans s'intéresser à la structure des chromosomes, il semble bien n'y avoir qu'un seul type de division cellulaire. On supposera donc qu'il n'y a qu'une seule division cellulaire : la mitose.

Que se passe-t-il donc de différent dans les cellules sexuelles ? D'une part il y a une période de maturation sexuelle qui est plus ou moins longue mais qui précéde la mitose sexuelle. Classiquement on place ces phases dans la prophase de la première division de méïose. On distingue 5 stades inégaux ou non selon l'aspect des chromosomes qui sont alors visibles (leptotène, zygotène, pachytène, diplotène et diacinèse). Cette période de maturation est toujours longue par rapport aux divisions qui lui font suite (plus de 11 jours sur 12 en comptant les deux divisions aboutissant à la formation des spermatozoïdes chez la souris, 6 jours sur 7 pour la formation des grains de pollen chez le lis, plus de 10 ans si l'on considère l'ovocyte féminin, et plus de 20 jours sur 21 pour les spermatozoïdes humains). Comparaison entre les temps de maturation de la cellule sexuelle et la durée des deux divisions (appellées mitoses ici) qui lui succédent chez quelques organismes. C'est pendant cette longue période que l'on place l'hypothétique crossing-over. Si l'on se réfère à ce qui se passe lors de la divion qui suit cette période de maturation sexuelle, il y a toujours séparation des chromosomes homologues et non des chromatides... pourquoi ne pas alors invoquer les fameux complexes synaptonémaux et les chiasma qui en résultent (?) pour justifier que dans la mitose qui lui fait suite, les chromatides de chaque chromosome restent aisément accolées alors que les chromosomes homologues sont tirés chacun d'un côté de la cellule ou de l'autre. La mitose qui fait suite à une maturation sexuelle, que l'on peut qualifier de mitose sexuelle sépare donc les homologues et non les chromatides de chaque chromosome. Si les cellules filles en restent là et ne se divisent plus on a des cellules à n chromosomes mais avec une quantité d'ADN identique à celle de la cellule de départ (classiquement notée Q). La division suivante doit se faire directement sans passer par une interphase avec notamment une phase S de synthèse. Une des clés de la division cellulaire est sans aucun doute dans la formation et la duplication des centrosomes. On sait provoquer chez l'oursin des bourgeonnements de la cellule qui contiennent des centrosomes mais pas de noyau (Biologie moléculaire de la cellule, 3ème éd., p 914). La mitose intervenant à la suite de la mitose sexuelle et non précédée par une interphase pourrait donc séparer les chromatides de chaque chromosomes pour obtenir ainsi des cellules haploïdes avec une quantité d'ADN de Q/2. Cette interprétation de la maturation sexuelle des cellules dites "germinales" et des éventuelles mitoses qui suivent remet aussi en cause la notion de lignée germinale et somatique qu'il serait tout aussi intéressant de bousculer un peu....j'attends pour cela le nouveau livre de Rosine Chandebois... Un autre argument me vient d'une lecture récente (Mé)connaissance actuelle sur les aspects génétiques de la fécondation (Bernard Sèle, Supplément Biologie-Géologie: Procréation, Reproduction, Ethique, 4-1999, p 30): certains spermatozoïdes anormaux présentent des garnitures chromosomiques 46-XX et 46 YY révélées par hybridation in situ. Ce qui va tout à fait dans le sens de ma méïose revisitée. Il suffit alors qu'il n'y ait pas eu de seconde mitose pour obtenir de tels spermatozoïdes.

Un exemple pratique, revenons aux champignons haploïdes (Sordaria et autres Neurospora) du cours de génétique... on avait émis encore une autre hypothèse anticonformiste dans un jeu sur la formation d'asques postréduites sans crossing-over. Bizarrement, on retrouve ici cette même idée. Pour expliquer les asques postréduites il suffit de faire une subir à la spore zygotique une mitose (on passe d'une unique cellule à 2n chromosomes et une quantité 2Q d'ADN (suite à une phase S) à deux cellules à 2n chromosomes à une quantité Q d'ADN), puis une maturation sexuelle pendant laquelle il y a accolement des chromosomes homologues, alors monochromatidiens, puis une deuxième mitose (mitose sexuelle) qui sépare alors les chromosomes homologues dans chacune des cellules filles qui ne sont plus qu'à n chromosomes et avec une quantité d'ADN Q/2, comme dans une méïose classique. Dans ce cas le fait que la maturation sexuelle intervienne avant ou après la première mitose justifie les proportions d'asques pré- et postréduites dont la signification n'est plus la distance au centromère mais un tout autre phénomène cytologique. Une interprétation-jeu des asques post- et préréduites chez Sordaria sans crossing-over et avec un seul type de division cellulaire (mitose), précédé ou non par une maturation sexuelle conduisant à un accolement des chromosomes homologues (une mitose a encore lieu après une interphase pour donner 8 spores haploïdes par asque). Les différents arrangements des spores n'ont pas été représentés mais s'expliquent simplement par des variations du sens des fuseaux de division... J'arrête ici l'exercice mais il peut déboucher sur des considérations intéressantes sur une remise en cause des mécanismes classiques de l'hérédité, ce qui est discuté notamment dans des pages liés à l'histoire de la génétique que je vous invite à consulter...(je continue d'ailleurs ce jeu en étudiant plusieurs caractères supposés liés dans une autre page sur la méïose).

Vocabulaire

Il faut d'abord résoudre le problème de vocabulaire : la cellule oeuf désigne au sens courant aussi bien la cellule qui résulte de la fécondation mais dont le juste nom semble plutôt être le zygote, que la cellule sexuelle femelle mâture (ovum en latin) issue de la maturation d'un ovocyte qui est la cellule sexuelle femelle en cours de maturation. L'oeuf étant alors la structure complète (pluricellulaire parfois et avec ses fréquentes enveloppes) qui est libérée ou produite par la gonade femelle avant d'être fécondée ; on retrouve alors la signification classique de l'oeuf de poule (s'il n'est pas fécondé, c'est bien un gamète, c'est un zygote s'il l'est). Qu'en est-il du terme ovule qui semble venir de ovula, ce terme étant un dérivé du latin ovum (oeuf) ? Chez l'homme et les mammifères ce terme a petit à petit remplacé celui d'oeuf, notamment du fait de l'utilisation du terme ovulation, libération de l'ovule, en fait de l'oeuf. Mais il est regrettable que ce terme en soit venu petit à petit à désigner le gamète femelle haploïde mûr, stade qui n'est vraiment jamais atteint chez les Mammifères puisque la deuxième division de méïose ne se termine qu'après la fécondation. Ce qui revient à dire que l'ovule des Mammifères n'en est pas un... Je serais donc partisan de généraliser l'utilisation du terme ovule à toute cellule ovulée, c'est-à-dire libérée par l'ovaire, qui est donc un oeuf (ovula en latin) au sens étymologique. On pourra cependant préférer limiter l'utilisation du terme aux mammifères où l'ovule correspond à un type d'oeuf très particulier (réserves assez peu nombreuses, une mitose inégale terminée, une deuxième mitose à peine commencée et bloquée en métaphase chromosomique) et de garder le terme oeuf plus général. Le terme gamète est lui aussi univoque car il fait référence aux deux cellules qui se réunissent à la fécondation (gamie = union). Mais il est vrai qu'il est difficile de parler de gamète lorsque l'on parle de l'oeuf de poule, d'où l'intérêt de garder le terme d'oeuf pour désigner une cellule sexuelle mature femelle non mobile, habituellement de grande taille, avec de nombreuses réserves, présentant souvent des enveloppes, et qui est parfois multicellulaire. Comme nous arrivons à Pâques (vous admirerez la synchronisation), j'en profite pour vous signaler que la coutume d'offrir des œufs colorés et de cacher des œufs dans les jardins comme s'ils étaient ramenés par les cloches, est rapportée comme étant assez ancienne. D'après mes sources (radiophoniques !), les égyptiens commençaient l'année nouvelle le 1er avril, l'œuf étant le symbole de la vie nouvelle dont le cycle recommençait chaque année... ...c'est semble-t-il au Moyen-Age que naît la coutume des œufs colorés et aux XIXème celle des cloches des églises, qui se taisent à partir du jeudi saint jusqu'au dimanche de Pâques, jour de la Résurrection, et qui en profitent pour aller à Rome et revenir avec les chocolats des chocolatiers...

On en arrive en effet au problème central en biologie de la formation de l'oeuf (car c'est bien lui qui va déterminer le développement embryonnaire).
Durant l'ovogénèse, la phase de maturation de l'oeuf qui comprend la maturation sexuelle au sens employé ci-dessus, ne présuppose pas des éventuelles divisions qui lui font suite. On observe en effet que l'oeuf (mature donc libéré par la gonade) peut être, selon les groupes animaux, à différents stades de division et donc, vis-à-vis de son matériel génétique, peut être diploïde (la quantité d'ADN est de 2Q par rapport à la quantité d'ADN d'une ovogonie et le nombre de chromosomes est de 2n (l'étoile de mer ou l'Ascaris par exemple), l'oeuf peut aussi être bloqué en métaphase chromosomique d'une première division (Insectes ou Prochordés)) ou haploïde (à la suite d'une déroulement complet d'une division, la plupart du temps très inégale donnant un globule polaire et un ovocyte secondaire qui posséde n chromosomes avec une quantité d'ADN Q) avec début d'une nouvelle division (et blocage ne métaphase chromosomique comme les Vertébrés) ou déroulement complet comme l'oursin (n chromosomes avec Q/2 d'ADN).
Le deuxième point important concerne les caractéristiques cytologiques de la cellule oeuf (désormais au sens de cellule sexuelle femelle mature). Sa taille (en fait son volume) tout d'abord et ses réserves qui sont liées à ce paramètre. Un cellule embryonnaire typique humaine a un diamètre d'une dizaine de micromètres alors que la cellule oeuf en mesure typiquement 120 (le rapport entre le volume de ces deux cellules supposées sphériques est de 1/1000 car je n'ose rappeler que le volume augmente avec le cube du rayon de la sphère). On a un rapport assez équivalent pour l'oeuf d'oursin (Echinodermes) ou de Cnidaire. Une cellule embryonnaire d'amphibien ne semble pas être fondamentalement de taille différente à celle d'un embryon humain et donc voisine d'une à quelques dizaines de micromètres alors que la cellule oeuf d'amphibien atteint de un à quelques millimètres (ce qui fait un rapport de volume de l'ordre de 1/8000). On a un rapport voisin pour les Annélides, les Mollusques Lemllibranches, les Agnathes.... Les oeufs de très grande taille (oiseaux, reptiles, Céphalopodes, Sélaciens, Monotrèmes...) atteignent quelques centimètres pour une cellule embryonnaire de quelques centaines de micromètres tout au plus, ce qui fait un rapport volumique de plus de 1/ 1.000.000 (quoique l'on s'éloigne de plus en plus du modèle sphérique). Pour les arrthropodes (dont les insectes), l'oeuf, franchement allongé et atteignant quelques millimètres, semble présenter un rapport voisin de celui des amphibiens. Cet accroissement volumique peut être relié directement à la quantité de réserves. Les catégories cités plus haut correspondent aux classiques oeufs alécithes, oligolécithes, hétérolécithes, télolécithes et centrolécithes qui font aussi référence à la position du noyau de l'oeuf dans la cellule géante. Ces catégories, très perfectibles, sont essentielles pour comprendre les premières étapes du développement embryonnaire. On citera par exemple les cocons des Plathelminthes qui contiennent une oeuf entouré de cellules vitellines complètes... et qui ne rentrent pas dans ce cadre trop étroit.
On en arrive donc aux phénomènes chromosomiques qui se déroulent lors de l'ovogénèse. Si l'on considère l'augmentation de volume de la cellule, il semble indubitable qu'il doit y avoir une expression extrêmement performante de l'information génétique (partiellement bien sûr) au cours de cette période, ne serait-ce que pour synthétiser les innombrables réserves. On doit bien sûr prendre en compte l'apport extracellulaire (la synthèse du vitellus est classiquement localisée au foie chez les oiseaux par exemple, puis celui-ci passe dans le sang pour gagner les ovaires). Il ne faut pas non plus négliger le rôle des cellules folliculaires ou d'autres cellules qui peuvent avoir un rôle nourricier pour l'oeuf en cours de croissance. Mais on explique aisément par cet énorme besoin de synthèse les fréquentes polyploïdies observées. Il est aussi connu (Biologie moléculaire de la cellule, 3ème éd., p 1024) que le nombres des gènes codant pour des ARN ribosomiaux augmente fortement (jusqu'à plusieurs millions de copies de ces gènes pour les amphibiens par exemple alors qu'une cellule embryonnaire typique n'en contient que quelques centaines). On notera aussi l'interprétation que l'on fait des chromosomes en écouvillon de nombreux ovocytes en cours de maturation, les boucles d'ADN déroulé correspondant peut-être à des sites en cours de transcription.
En résumé, chez la femme le gamète femelle ou cellule oeuf, est un ovocyte secondaire (ovocyte II) (bloqué en métaphase de deuxième division de méïose, accolé à un globule polaire (GP1), entouré d'une membrane pellucide et de nombreuses cellules folliculaires (formant le cumulus oophorus).

4. au niveau des molécules : le complexe hypophyse-ovaires

Généralités conformes aux manuels scolaires:
Il semblerait que chez la jeune fille et chez les femelles impubères de primates, les concentrations en hormones hypophysaires de type gonadostimulines (LH et FSH) soient très faibles et constantes, les concentrations en hormones ovariennes (oestradiol, oestrone...) extrêmement faibles, tout comme la sécrétions endocrines hypothalamiques de gonadolibérines (GnRH). La mise en place de la fonction endocrine sexuelle hypothalamique (et donc du système nerveux) semble être le facteur déclenchant de la mise en place des cycles sexuels féminins.
Le fonctionnement cyclique de l'ovaire est la première donnée. Conjointement aux modifications histologiques et cytologiques que nous avons vu précédemment, la fonction endocrine de l'ovaire est elle aussi cyclique. La phase folliculaire s'accompagne d'une sécrétion croissante d'oestrogènes (par les cellules de la thèque interne et les cellules folliculaires) et la phase lutéinique d'une séctrétion de progestérone (par les cellules lutéales), alors que la sécrétion d'oestrogènes est maintenue de façon plus ou moins importante. En cas de fécondation, le développement très important du corps jaune gestatif est à l'origine d'une sécrétion de progestérone beaucoup plus importante. Les sécrétions sont ensuite relayées par le placenta, une fois celui-ci en place.
Le contrôle du fonctionnement cyclique est réalisé par l'antehypophyse. Si le rôle de la FSH, hormone antéhypophysaire, semble dominer pendant la phase folliculaire, elle est aussi nécessaire en phase lutéinique. De même la LH, présente aussi en phase folliculaire, semble jouer un rôle fondamental dans l'ovulation (pic ovulant) et dans la lutéinisation (formation du corps jaune et sécrétion de progestérone par celui-ci). Une liaison directe nerveuse pour l'ovulation existe aussi certainement. Etant donné les faibles taux sanguins de ces hormones hypophysaires on est loin de pouvoir suivre aisément les variations de leur sécrétion en fonction de tous les paramètres supposés efficaces.On pense actuellement que ces deux hormones sont sécrétées alternativement par les mêmes cellules...

Des précisions (issus de Reproduction des vertébrés, Masson, 1998):

Une comparaison vraiment intéressante...
à gauche un tube séminifère, à droite un follicule secondaire TRES SCHEMATISES...
(voir le texte ci-dessous pour des explications plus détaillées)

Le développement ovarien, du moins à partir d'un certain stade de croissance, est sous le contrôle absolu des gonadotropines (FSH et LH).
Les cellules de la thèque interne ont des récepteurs à la LH (dès la formation de l'antrum) mais pas de récepteurs à la FSH.
Par contre les cellules de la granulosa expriment très tôt des récepteurs à la FSH, cette dernière induisant l'expression de récepteurs à la LH.
L'oestradiol (orthographié aussi estradiol) est produit essentiellement par les cellules de la granulosa qui transforment (activité aromatase) la testostérone en estradiol, sous l'action stimulante de la FSH. C'est la thèque interne, sous l'action de la LH, qui sécréte de la testostérone. (La FSH intervient aussi en stimulant la sécrétion d'inhibine par les cellules de la granulosa ; l'inhibine, à son tour stimule la sécrétion de testostérone par les cellules de la thèque).
Remarque : les hormones stéroïdes sont dérivées du cholestérol et sont synthétisées par les cellules qualifiées de stéroïdogènes notamment grâce à leur équipement en récepteur au cholestérol circulant (sous forme de lipoprotéines) et d'enzymes assurant la synthèse mitochondriale des stéroïdes (les chaînes de synthèse fonctionnent notamment grâce à des cytochromes spécifiques). Les gonadotropines stimulent à la fois la synthèse des stéroïdes et des cytochromes. Progestérone, testostérone et estradiol ont des récepteurs nucléaires spécifiques (activant directement certains gènes...) dans de nombreux neurones, cellules hypophysaires, des voies génitales et du foie. Mais les stéroïdes agissent aussi à des niveaux non génomiques (estradiol par exemple sur les récepteurs du GABA ou les récepteurs des opiacés...).D'une façon très générale les stéroïdes agissent sur la multiplication des cellules, leur différenciation fonctionnelle et leurs activités de synthèse.

Sous l'action des gonadotropines (LH et FSH) les follicules sécrétent de nombreuses protéines dont certaines ont des actions autocrines (stimulation de la cellule sécrétrice elle-même), d'autres paracrines (stimulation des cellules voisines sans transport par le sang), d'autres enfin endocrines (sécrétion d'hormones), notamment ceux agissant sur la sécrétion des gonadotropines par l'antehypophyse. On peut citer les facteurs de croissance de la famille des TGF-ß (activines-inhibines, follistatine), les facteurs de la famille des IGFs (Insuline-like-Growth Factor), les facteurs de la famille des EGFs (Epidermal Growth Factor).

Le blocage de la méiose persiste tant que l'ovocyte n'a pas accumulé de réserves (80% de sa taille finale chez les Mammifères). Alors, si l'ovocyte est cultivé isolément, il reprend spontanément sa méiose. On a donc recherché un facteur d'inhibition, qui reste inconnu à ce jour. Certains auteurs pensent donc qu'il n'existe pas. La séparation de l'ovocyte d'avec ses cellules folliculaires fait intervenir dans tous les cas de profonds remaniements cytologiques. Ne pas oublier que les cellules folliculaires sont très étroitement liées à l'ovocyte car des "pieds " pénétrent la partie périphérique du cytoplasme. Les deux cellules restent bien sûr séparées par les deux membranes plasmiques. La reprise de méiose est toujours marquée par un pic de Ca2+, comme la fécondation.
On a mis aussi en évidence un facteur de nature chimique encore inconnu qui semble être indispensable à la décondensation du noyau du spermatozoïde qui a fécondé l'ovocyte. Ce facteur (MPGF = male pronucleus growth factor) est sécrété par les cellules de la granulosa, est diffusible et est accumulé dans le cytoplasme de l'ovocyte....

L'ovulation semble être d'abord sous contrôle d'une élévation du niveau plasmatique d'estradiol (pour les Mammifères) qui provoque la décharge de GnRH responsable de la décharge des gonadotropines hypophysaires.
Il semble que ce soit la quantité de gonadotropines disponibles par rapport au besoin des follicules en croissance qui détermine pour une espèce son taux d'ovulation.
Des techniques de perfusion d'ovaires mûrs de Mammifères in vitro ont permis de préciser les déterminismes de l'ovulation : la première étape est la dissociation des cellules folliculaires essentiellement sous l'action de la FSH qui provoque une sécrétion d'acide hyaluronique par les cellules de la granulosa, libérant ainsi l'ovocyte dans l'antrum. Le gonflement du follicule est rendu possible par la dissociation des fibres de collagène des membranes externes de l'ovaire (albuginée) et de la thèque externe. La rupture du follicule semble résulter non d'une augmentation de la pression dans la cavité folliculaire mais d'un amincissement et d'une dissociation des cellules de la paroi du follicule au niveau de l'apex, zone protubérante du follicule mûr. Quelques heures avant l'ovulation on observe une vasoconstriction générale de l'ovaire qui provoque la mort des cellules épithéliales au niveau de l'apex. C'est la dégradation des cellules épithéliales (enzymes lytiques libérées...) qui provoquerait la rupture de l'albuginée et des thèques sous-jacentes. On observe alors une fuite de liquide folliculaire qui fait baisser la pression hydrostatique du follicule et c'est cette dernière qui provoquerait l'expulsion complète de l'ovocyte et des cellules périovocytaires (formant la corona radiata) par une contraction de l'ovaire. L'ovulation est actuellement considérée comme un mécanisme relevant de la réaction inflammatoire localisée. En effet, on y retrouve tous les facteurs chimiques (histamine, prostaglandines, bradykinine...) entraînant une augmentation du flux sanguin (le volume de sang de l'ovaire est multiplié par sept après la décharge ovulante chez la ratte), une augmentation de la perméabilité vasculaire, arrivée de nombreux phagocytes.... Cette compréhension est évidemment à la base des connaissances sur les mécanismes de régulation artificielle par l'homme des ovulations...

On peut qualifier le corps jaune de glande endocrine éphémère, plus ou moins structurée (l'expression est tirée du Reproduction des vertébrés, p 120, références citées en début de page). Chez les Primates le corps jaune a pour fonction essentielle de synthétiser des hormones stéroïdes, essentiellement la progestérone, mais aussi de nombreuses hormones ou facteurs de croissance peptidiques (ocytocine, relaxine, IGFs, inhibines, prostaglandines...). Le corps jaune inhibe aussi la folliculogénèse. Le développement du corps jaune n'est pas du à une multiplication cellulaire mais à l'hypertrophie des cellules de la granulosa dont le contenu en ADN augmente et qui deviennent polyploïdes. Les cellules de la thèque interne (chez la femme et le singe rhésus) restent groupées en îlots ou en travées associées à du tissu conjonctif et forment des septa entre les amas de cellules lutéales. C'est la LH qui semble contrôler le maintien du corps jaune chez la femme. La régression intervient en absence de fécondation au bout d'environ 2 semaines. On a isolé un facteur de régression du corps jaune : facteur de lutéolyse (du groupe des prostaglandines) chez la brebis. Toutes les expériences tentant de démontrer le rôle des hormones lutéotropes (LH) sur la lutéolyse se sont soldées par des échecs et l'on pense maintenant que celle-ci est bien sous la dépendance d'un facteur sécrété par l'utérus, sauf chez la femme et les Primates, chez lesquels l'hystérectomie (ablation de l'utérus) est sans effet. La question est donc encore ouverte. Des facteurs embryonnaires bloquant la lutéolyse en cas de gestation ont été isolés chez des Primates : le plus connu est l'hCG (human chorionic gonadotropin), sécrété par le trophoblaste (partie la plus externe de l'embryon en cours de développement qui participera notamment à la formation du placenta). Il est secrété en grande quantité pendant les deux premiers mois de vie embryonnaire, il inhibe la lutéolyse, stimule les sécrétions stéroïdiennes (progestérone surtout) du corps jaune gestatif et du placenta et stimule l'hypertrophie et la relaxation des cellules musculaires du myomètre utérin et des vaisseaux. Le corps jaune persiste chez les Primates pendant toute la durée de la gestation.

En résumé :
Le point de vue fondamental : chez tous les vertébrés la régulation du fonctionnement ovarien par le système nerveux central se fait par l'intermédaire d'une glande endocrine interposée entre l'ovaire et le SNC : l'hypophyse. Cette régulation se fait bien sûr en synergie avec la fonction endocrine propre de l'ovaire qui intervient sur son propre développement et sur les autres organes de la reproduction. Ce qui peut être illustré par ce petit schéma :

Les relations entre le SNC et les ovaires : un glande s'interpose : l'hypophyse...
on peut donc considérer le système hypophyse-ovaires comme un tout...

Tous les mécanismes intervenant dans la mise en place de la fonction ovarienne comme dans sa modulation en fonction de paramètres environnementaux ou internes semblent aboutir en fin de compte à une accélération/ralentissement de la fréquence ou à une augmentation /diminution de l'amplitude de la libération hypophysaire des hormones gonadotropes. C'est en cela que le modèle de la régulation du taux des hormones sexuelles peut être formalisé en termes de paramètres et de systèmes réglés. Mais étant donné les nombreuses interconnections, ce formalisme me semble inadéquat, comme je l'ai souligné plus haut.

b. la régulation adaptative -
la réponse adaptative de l'ovaire au milieu (travail social de reproduction de l'ovaire)

C'est uniquement à l'aide de l'exemple des hormones sexuelles femelles que l'on présentera cette notion.

Généralités conformes aux manuels scolaires:
Le contrôle du système hypophyse-ovaires fait intervenir une sécrétion pulsatile de GnRH, neurohormone hypothalamique qui agirait sur les cellules antehypophysaires sécrétant le LH et la FSH.

Enfin il existe des contrôles en retour ou retrocontrôles de l'ovaire sur l'antehypophyse et sur l'hypothalamus. On pense que les oestrogènes, en dessous d'un certain seuil inhiberaient la sécrétion des hormones antehypophysaires (rétrocontrôle négatif), alors qu'au-dessus de ce seuil, elles les stimuleraient (rétrocontrôle positif). La progestérone semble inhiber la sécrétion d'hormones antehypophysaires de type LH et FSH... Il existe d'autres hormones (inhibine par exemple) qui ont été isolées de l'ovaire. Il existe aussi des facteurs chimiques agissant à courte distance comme dans le système immunitaire...

Chez de nombreuses femelles de Primates et de mammifères en général la période postovulatoire s'accompagne de profonds changements comportementaux (agitation, signaux visuels, olfactifs, sonores...), la femelle n'acceptant l'accouplement que pendant cette période. On qualifie cette période de rut ou d'œstrus, le cycle sexuel prenant le nom de cycle oestrien car ce changement de comportement de la femelle est de loin le phénomène sexuel le plus visible. Chez de nombreuses espèces de mammifères domestiques les cycles oestriens se succèdent pendant toute l'année sans interruption (souris, ratte, vache, lapine, truie) alors que chez certaines espèces domestiques et la plupart des espèces sauvages, les périodes d'œstrus sont en petit nombre (jument, brebis, chienne, chèvre, chatte...) et correspondent habituellement au printemps et à l'automne... Les durées des cycles oestriens varient de quelques jours (4-5 jours chez la souris) à 21 jours chez la vache ou la truie par exemple.

Des précisions :
Des dosages de GnRH réalisés chez le macaque rhésus mettent en évidence à 14 mois (stade impubère) des taux extrêmement faibles (quelques unités en pg/mL pour une durée d'enregistrement de 10 minutes) et continus pendant la journée. Vers 25 mois (stade prépubertaire) des pics (de plusieurs dizaines de pg/mL pendant 10 min) apparaissent le matin très tôt, en fin d'après midi et la nuit. A 38 mois (puberté) des pics de l'ordre de la dizaine de pg/mL sont enregistrés de façon assez peu régulière, environ toutes les deux heures et avec des maxima le soir et la nuit.
MAIS... ce n'est pas encore si clair... la preuve :
le GnRH est un décapeptide dont les 9 formes isolées différent par un à cinq aa chez différents vertébrés. Il est sécrété par des neurones de l'aire préoptique et de l'hypothalamus médian, mais d'autres neurones du cerveau semblent aussi pouvoir le sécréter. La sécrétion est pulsatile mais tous les facteurs de l'environnement (éclairement, température...) et les facteurs sexuels internes (hormones sexuelles...) agissent aussi sur la pulsatilité de la libération de GnRH. La puberté correspond à une augmentation de fréquence des pulses alors que la gestation ou l'allaitement correspondent à une baisse de fréquence. Le "générateur de pulses" n'a pas été identifié et l'on pense pouvoir invoquer une sécrétion rythmique autonome et une système de synchronisation. Mais ceux-ci restent à découvrir... Le GnRH se fixe a un récepteur membranaire de type glycoprotéine à la surface des cellules gonadotropes. Le complexe hormone-récepteur est endocyté après micro-agrégation (regroupement des récepteurs deux par deux) et le GnRH est libéré dans la cellule. Il semble agir au niveau du cytoplasme et du noyau et provoque rapidement une libération des gonadotropines et à plus long terme une stimulation de la synthèse des gonadotropines (par l'AMPc). La sécrétion pulsatile des hormones gonadotropes semble résulter directement de la sécrétion pulsatile du GnRH.
Chez tous les vertébrés des deux sexes la castration est suivie d'une augmentation de la fréquence et de l'amplitude des pulses de GnRH entraînant une élévation des niveaux plasmatiques des gonadotropines. L'administration des stéroïdes sexuels entraîne un retour plus ou moins complet vers les niveaux bas observés avant la castration.
Chez la femme, la fréquence des pulses est plus élevée dans la première partie du cycle sexuel (phase folliculaire) que dans la seconde (phase lutéale). On a isolé des récepteurs aux stéroïdes sexuels au niveau des cellules hypophysaires mais par contre les neurones à GnRH n'en possèdent pas (l'action des stéroïdes sexuels pourrait se faire par l'intermédiaire d'autres neurones sensibles qui stimuleraient ensuite les neurones à GnRH par leurs neuromédiateurs). Par contre, in vivo, et chez tous les vertébrés étudiés, on a mis en évidence une diminution du contenu en GnRH des neurones hypophysaires à chaque fois que la concentration en gonadotropines augmente (castration, décharge ovulante, variations saisonnières...). D'une façon générale on peut dire que les neuromodulateurs de la libération de GnRH agissent soit en dépolarisant fortement la membrane, ce qui provoque la libération de GnRH, soit en la dépolarisant faiblement, ce qui favorise mais ne provoque pas cette libération, soit enfin en hyperpolarisant la membrane, ce qui inhibe la libération de GnRH.
La GnRH stimule l'expression de ses propres récepteurs (on parle d'up-regulation). L'administration continue de GnRH provoque chez l'homme une désensibilisation par diminution du nombre de récepteurs (down-regulation).

L'action des stéroïdes sexuels au niveau des cellules hypophysaires (rétrocontrôle) semble se faire notamment par diminution du nombre de récepteurs à la GnRH. Mais, in vivo comme in vitro, l'estradiol semble avoir un effet biphasique : après avoir inhibé la réponse des cellules hypophysaires à la GnRH, il l'augmente. La progestérone semble ne pas avoir d'effet propre sur l'hypophyse, la synthèse de ses récepteurs dépendant de l'estradiol.
Les nombreux facteurs cités plus haut exercent aussi des rétrocontrôles variées soit sur les neurones à GnRH soit sur l'hypophyse...
La décharge ovulante de GnRH ne peut se produire que si le système nerveux central et l'hypophyse ont été soumis à l'action de l'estradiol, à un niveau suffisamment élevé et pendant un temps minimum. Chez les Mammifères, la présence d'un niveau élevé de progestérone empêche une décharge ovulante de se produire (cette propriété est utilisé dans la conception des contraceptifs chimiques de type dérivés progestatifs). Chez la femelle de Primate normale la décharge ovulante de LH se produit après la décharge de GnRH si les cellules hypophysaires on été soumises à de fortes concentrations d'estradiol. Si l'on remplace l'action de l'hypothalamus (chez un animal opéré) par une injection pulsatile de faible taux de GnRH on observe par contre une libération importante de LH (et FSH) du fait de l'élévation du taux d'estradiol sécrété par les follicules en croissance sans qu'il soit nécessaire d'administrer une forte dose de GnRH. Il y a donc aussi une sensibilité directe de l'hypophyse à l'estradiol.

c. les applications médicales et non médicales

Le programme demande de traiter les applications médicales et cite... la contraception. Nous en avons déjà discuté (je pense que l'on peut dire que toute médecine soigne ; la médecine curative soigne les effets; la médecine préventive, soigne les causes) mais il n'y a rien de médical à ces actes de contrôle de la reproduction, sauf dans certains cas limites de médecine préventive pour laquelle une conception mettrait gravement en danger la vie de la mère. Par contre, ils doivent sans aucun doute se faire sous contrôle médical. Leur choix relève de l'éthique et non de la médecine.
Le contrôle des naissances n'est certes pas un acte nouveau et il semble rapporté dans des temps très anciens. Qu'apportent les connaissances actuelles ? Par la prise de molécules chimiques dérivées des hormones naturelles et à des doses très éloignées des doses biologiques, sous forme de comprimés (pilules), ou d'injections (sous-cutanées), une femme peut soit empêcher l'ovulation, soit empêcher la fécondation (mécanismes contraceptifs, soit enfin empêcher la nidation (mécanisme contragestatif). En dernier lieu des molécules artificielles peuvent aussi provoquer un avortement (mécanisme abortif). On est loin de bien connaître les modifications physiologiques liées à l'emploi des contraceptifs chimiques et les femmes qui les utilisent assez massivement dans certains pays comme la France, on servi à ajuster les doses, qui ont fortement diminué en 40 ans, et prévoir quelles sont les associations dangereuses avec certaines maladies et certains médicaments.... On est loin d'un cours de biologie.

Par contre il existe de réelles applications médicales : soigner des déficiences ou des incapacités à la reproduction sont bien des actes médicaux, mais je n'ai aucune compétence pour les enseigner. On notera qu'ils relèvent aussi de l'éthique, comme tout acte de l'homme. Le désir d'enfant, légitime, de certains couples, est poussé à un tel paroxysme que l'enfant est instrumentalisé, n'étant plus que l'objet du désir de ses parents. Dans ce domaine encore la psychologie, la sociologie avec son volet économique essentiel et toujours l'éthique sont les sciences adéquates, certainement pas la biologie qui n'a pas grand chose à voir avec les techniques comme la FIVETE.

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Conclusion ... généralisation sur la fonction endocrine et sur les substances informatives

Il semble nécessaire de faire une petite mise au point concernant les substances chimiques dans l'organisme.
IL NE FAUT PLUS RAISONNER EN TERMES DE MOLECULES MAIS EN TERMES DE FONCTIONS.

Que veut dire une substance informative ? Que signifie une information dans le vivant ?
Je vous renvoi aux pages sur le vivant . En quelques mots, on se réfère ici au travail du vivant qui peut être décrit en termes de matière, d'énergie et d'information (ou d'ordre). Toute information n'est pas supportée par une molécule (on peut très bien parler de l'information spatiale (position, environnement d'une cellule) ou temporelle (histoire d'une cellule) ou encore d'information de température, de pression ou de toute autre paramètre qu'il est quasiment impossible de relier à une ou à un ensemble de molécules, du fait de la complexité des déterminismes). Si l'on établit d'intéressantes comparaisons avec les théories de l'information, je crois avoir entendu une phrase qui avait attiré mon attention : "le message c'est le média". Si l'on reprend aussi l'étymologie du terme communiquer (du latin communicare : mettre en relation, mettre en commun, partager, participer à ...) ou du verbe informer (du latin informare : façonner, former, mais aussi, enseigner, instruire, ou encore, former une idée, former un concept de l'esprit, concevoir...). Le terme média est aussi intéressant : il vient semble-t-il de l'américain mass-media (masse-media) forgé à partrir du latin media (en bas latin, mediatio signifie le moyen et vient de l'adjectif medius, a, um : du milieu, moyen ou médiocre ; et du nom medium,ii : le milieu, l'espace intermédiaire, ce qui est du domaine commun, public..). Une molécule informative est considérée comme telle parce qu'on lui attribue un certain effet, une finalité. Son message c'est son être, c'est elle-même...(je me souviens de discussion de spécialistes de l'information qui insistaient pour faire comprendre à leurs étudiants-présentateurs publics que ce qui compte ce n'est pas le message c'est leur être, leur personnalité...).

On distingue alors :
- les neuromédiateurs : synthétisés par des neurones, libérés sous contrôle nerveux (PA) au niveau des extrémités axonales la plupart du temps synaptiques
- les hormones ou médiateurs endocrines : synthétisés et sécrétés par des cellules endocrines en permanence, libérés dans le milieu intérieur et donc circulants à un certain taux.
- les médiateurs paracrines : substance chimique à diffusion locale, dans le milieu extracellulaire et rapidement inactivé
- les médiateurs autocrines : stimulent à la fois la cellule sécrétrice et les cellules avoisinantes par effet paracrine.

Une classification des substances chimiques informatives ou MEDIATEURS par fonction
(les hormones sont les médiateurs endocrines)

Tous les grandes fonctions ou, en utilisant le vocabulaire qui m'est cher, toutes les expressions du travail du vivant sont donc sous le contrôle nerveux (contrôle rapide et intégré au niveau des centres en fonction des signaux sensitifs reçus, ce sont eux qui réalisent essentiellement l'adaptation de l'organisme au milieu : le contrôle nerveux AU NIVEAU CELLULAIRE se faisant par libération d'un neuromédiateur). Le contrôle nerveux s'exerce sur de nombreux organes présentant une fonction endocrine, lui-même ayant une fonction endocrine. La fonction endocrine n'étant qu'un aspect des communications chimiques dans l'organisme, que l'on peut donc regrouper sous le terme de communication par médiateurs.

quelques exemples de...Médiateurs substances chimiques informatives
neuromédiateurs	Catécholamines dérivées de la tyrosine (aa)	adrénaline, noradrénaline, dopa, dopamine
	sérotonine ( 5-hydroxytryptamine), GABA (acide gamma-aminobutyrique), acide glutamique, acétylcholine
médiateurs endocrines = hormones	hormones stéroïdiennes (liposolubles)	Testostérone, œstrogènes, progestérone, corticostéroïdes, vitamine D3
	hormones hydrosolubles dérivées de la tyrosine	catécholamines (noradrénaline, adrénaline), hormones thyroïdiennes
	hormones hydrosolubles peptidiques et protéiques	petits peptides (hormones hypothalamiques de 3 à 14 aa, angiotensine (8aa), glucagon (29aa), insuline (51aa)...)
		protéines (hormone de croissance (GH), LH, FSH, prolactine...), certaines cytokines (IL1, IL6, THF: Tumor Necrosis Factor...)
médiateurs paracrines	nombreuses cytokines (IL2, interférons...), prostaglandines (ces molécules sont particulièrement intéressantes car elles semblent provenir de l'acide arachidonique, issu des phospholipides membranaires ; le médiateur est donc libéré par la cellule émétrice directement à partir de ses constituants membranaires, mais après un passage sous forme de prostaglandine cytoplasmique...)
médiateurs autocrines	nombreuses cytokines (lymphokines...)

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Bilan

Un essai de synthèse sur le système nerveux, la fonction endocrine, les molécules informatives et le système immunitaire...

Le système nerveux forme un ensemble de cellules homogène (même origine embryonnaire). C'est le système de contrôle, de coordination surtout tourné vers l'extérieur, le système d'accès à la vie sensitive, à la communication avec le milieu extérieur, à l'adaptation au milieu, au déplacement rapide... peut-être pourrait-on dire pour garder une expression facilement mémorisable :

Le système immunitaire est de plus en plus considéré comme l'élément essentiel interne, tourné vers l'intérieur, c'est-à-dire vers la défense interne mais aussi le contrôle de toutes les fonctions internes. A chaque fois que l'on s'intéresse aux médiateurs au niveau d'une fonction (l'exemple du programme était la fonction ovarienne), on retrouve les médiateurs immunitaires. Le système immunitaire, au sens le plus large, comprenant des organes, des cellules et surtout le MILIEU INTÉRIEUR, semble être un bon candidat pour remplacer la notion de système endocrine. Il y a encore certainement beaucoup de travail à faire mais on peut déjà comprendre comment les relations entre populations cellulaires, au cours de l'embryogenèse, comme plus tard chez l'organisme adulte, passent par des mécanismes que l'on a souvent considéré comme faisant partie d'un système de défense mais que l'on pourrait voir comme un système de contrôle, d'intégration, réalisé par des médiateurs mais aussi par des contacts cellulaires. La fonction endocrine ne serait plus qu'un des aspects de la communication entre cellules réalisée notamment à l'aide des médiateurs. De la même façon que pour le système nerveux, on peut donc dire :

Remarque:
cette conception n'a rien d'original, j'en suis conscient : ce n'est qu'une formulation d'idées que l'on retrouve dans de nombreux supports pédagogiques. Je voudrais citer par exemple la cassette vidéo de chez Nathan: Sciences de la Vie d'Eric Périlleux : Le système immunitaire et la communication entre cellules. Ce film n'est pas un modèle de pédagogie à mon avis, loin s'en faut, mais la notion que je présente ici y est sous-jacente et il y a de nombreuses séquences filmées (longues) tout à fait exploitables dans le sens que je propose.

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Annexe: éthique de la reproduction.

Pour une définition de l'éthique je renvoie au cours de spécialité.
L'éthique est la science des actes humains (science de l'agir) considérés selon leur orientation à la fin dernière de l'homme (moralité). La moralité d'un acte humain est son orientation à la fin dernière de l'homme.

La fin de l'homme comprend sans doute aucun la multiplication de l'espèce, même si un individu peut s'y soustraire. La reproduction doit donc être ordonnée à sa fin : la multiplication de l'espèce. Toute pratique qui cherche une autre fin avec les moyens physiologiques reproducteurs est une pratique détournée de sa fin. Mais il est certain que la reproduction n'est pas non plus la fin dernière de l'homme. L'homme peut donc contrôler, volontairement, une fonction naturelle.
Il y a une différence entre contrôle et utilisation dans un but autre que la génération des enfants. On peut contrôler une fonction sans pour autant la détourner de sa fin.

• Un contragestatif abortif (pilule RU 486) est clairement contraire à l'éthique, non pas de la fonction reproductrice mais de la vie elle-même , car il tue un embryon vivant et le respect de la vie est le premier devoir de conscience de l'homme (voir cours de spécialité ).
• Un contraceptif chimique, de type pilule microdosée par exemple, qui modifie essentiellement les cycles sexuels hormonaux féminins, s'il est utilisé pour empêcher une fécondation au cours d'un acte reproducteur, est clairement utilisé afin de détourner un acte de sa fin première. A ce titre l'utilisation d'un préservatif possède la même qualification éthique. La fin de l'acte sexuel "protégé" étant alors la recherche du plaisir sexuel (mais certainement pas la seule... on arrive ici dans des domaines très intimes de la conscience humaine où la qualification morale d'un acte dépend beaucoup de la connaissance de la loi naturelle et des fins réelles de cet acte... il est clair que l'on sort du domaine de ce cours).

Les techniques de "procréation" médicalement (terme inadéquat) assistée ou aidée (PMA et AMP) veulent tout simplement permettre à l'homme de procréer en dehors du rapport sexuel. Cette voie ne va pas dans la direction d'un approfondissement responsable de la nature humaine, de ses capacités biologiques naturelles et fécondes. Procréer au-delà, si ce n'est contre la nature, ne peut être une fin moralement recevable. Elle débouche sur des égoïsmes, des volontés de puissance qui se feront au détriment de la femme et de l'enfant à naître, particulièrement sans défense. Je reprends cette affirmation très importante: l'homme, le couple, n'a pas de droit à l'enfant, tout comme il ne peut y avoir de droit à la santé ou à l'absence d'handicap. Par contre des sociétés de plus en plus nombreuses lui donnent le droit à l'accès aux soins.

En fin de compte la profonde cohérence de l'éthique de la reproduction est l'affirmation claire et dénuée de tout tabou ou sens caché que l'homme a l'honneur insigne de pouvoir toujours orienter grâce à sa liberté, tous ses actes, vers la fin la plus haute que lui désigne son intelligence et sa volonté.

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