Sexe phénotypique et sexe génétique
La stérilité de M. et Mme Bidochon est donc due à une cryptorchidie de M. Bidochon. On peut se demander comment une telle pathologie a pu se mettre en place.
Dans des cas très rares, lors de l’intervention chirurgicale programmée pour résoudre le problème (avant la puberté), les médecins découvrent phénotype particulier, le syndrome de persistance des canaux de Müller ou PMDS.
Des hommes à utérus…
Nommé aussi syndrome de persistance des canaux de Müller (PMDS), pour "Persistent Müllerian Duct Syndrome", ce phénotype correspond à la présence d'un utérus et de trompes chez des individus normalement virilisés. Peu de cas sont connus, environ 150 ont été décrits dans la littérature.
A la naissance, l'enfant est sans ambiguïté déclaré de sexe masculin, il possède un caryotype 46,XY.
Comparaison des anatomies internes d'une femme normale (à gauche) et d'un enfant mâle atteint de PMDS (à droite).
A noter : la liaison des testicules avec les trompes de Fallope ainsi que la proximité des canaux déférents avec l'utérus.
Les individus atteints du syndrome de persistance des canaux Müllériens ont des taux de
testostérone normaux, et répondent normalement à des stimulations la LH par une augmentation de la sécrétion de testostérone.
La mise en place correcte de l’appareil reproducteur se met en place au cours de la vie embryonnaire. On peut penser que des mécanismes hormonaux interviennent.
Un site complet : http://www.inrp.fr/Acces/biotic/procreat/determin/accueil.htm
Afin de préciser et tester cette hypothèse, nous allons étudier :
A. Les phénotypes sexuels adultes.
http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=bio-0056-2 http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=bio-0055-2
Dissection : http://www.ac-rennes.fr/pedagogie/svt/applic/dissect/souris/souris17.htm La détermination du phénotype sexuel considère :
Caractères sexuels primordiaux Nature des gonades mises en place.
Caractères sexuels primaires Voies génitales et organes génitaux externes.
Caractères sexuels secondaires Expression phénotypique des hormones sexuels.
B. La mise en place du sexe phénotypique au cours du développement embryonnaire.
Animation : http://svtolog.free.fr/article.php3?id_article=127
• 6°semaine : Il existe 2 types d’ébauches des conduits génitaux internes : canaux de Wolff et canaux de Müller qui aboutissent dans un sinus urogénital dans les 2 sexes.
• 10°semaine :
- chez l’embryon féminin, les canaux de Wolff régressent et disparaissent (12° semaine), les canaux de Müller persistent et donnent naissance aux trompes, à l’utérus et la partie supérieure du vagin. Le sinus uro-génital donne la partie inférieure du vagin.
- chez l’embryon masculin, les canaux de Müller régressent tandis que les canaux de Wolff évoluent en épididymes, canaux déférents et vésicules séminales. Le sinus urogénital forme la prostate.
Une anomalie observable chez les vaches : les génisses « Free-Martin »
Les éleveurs de bovins
connaissent depuis longtemps le phénomène de "Free- Martin" au Royaume-Uni, ou
"vache-boeuf", "vache-mule",
"taure", "gelin" en France.
Il désigne un bovin femelle stérile né d'une gestation gémellaire particulière: l'un des 2 embryons faux-jumeaux est mâle, l'autre femelle.
Le mâle est normal en tout point.
La génisse obtenue est stérile. Elle révèle:
- Des organes génitaux externes normaux, correspondant à un phénotype femelle,
- Des conduits génitaux internes atrophiés : vagin rudimentaire, utérus réduit, voire absent,
- Des conduits génitaux mâles présents à l'état d'ébauches : épididyme, vésicules séminales et même plus rarement prostate,
- Des ovaires peu développés renfermant rarement des cellules germinales.
La génisse présente aussi des cellules sanguines provenant de son jumeau mâle.
L'examen du placenta montre que certains vaisseaux sanguins ont fusionné (anastomoses entre les circulations sanguines des 2 foetus).
N.B. Dans le cas de gestation gémellaire avec un mâle et une femelle, on n'observe jamais de féminisation d'embryon mâle.
Génisse "free-martin"
- Les conduits génitaux ne sont pas développés correctement, le tractus génital féminin est atrophié et la rencontre des gamètes est impossible. Les ovaires n'ont pas un développement normal et ne
contiennent pas de gamètes femelles. L'animal est donc stérile.
- L'appareil génital est masculinisé (ébauches de tractus génital mâle).
- On observe des anastomoses entre les vaisseaux sanguins de chacun des 2 embryons. Des sécrétions mâles sont passées de l'embryon mâle vers l'embryon femelle. Ceci est confirmé par la présence, dans le sang de la génisse free-martin, de cellules sanguines en provenance de son frère.
- Ces sécrétions auraient masculinisé l'appareil génital de l'embryon femelle lors de sa mise en place dans l'utérus.
- Il s'agirait de molécules déversées dans le sang, agissant à distance sur le développement des
organes génitaux (organes cibles) ; ces molécules sont fabriquées par l'embryon mâle : il s'agirait donc d'hormones mâles sécrétées par le testicule embryonnaire.
Sujet de BAC : http://www.didac-tic.fr/bac/ts04madrid/doc3.htm http://www.didac-tic.fr/bac/ts06pondichery/doc3.htm
Observation de coupes réalisées chez des embryons de bovin à 49 jours et 60 j ours :
On propose des expériences in vitro afin de comprendre le déterminisme de la différenciation des organes génitaux internes :
Expériences de castration
La castration d'un embryon, avant la différenciation de son appareil génital, donne naissance à un animal de sexe phénotypique femelle et ce, quels que soient ses gonosomes ou chromosomes sexuels (donc son sexe chromosomique).
- La différenciation du sexe phénotypique mâle est sous la dépendance de la gonade mâle (testicule).
Par contre, la différenciation femelle ne nécessite pas la présence d'une gonade. On dit que le sexe femelle est le sexe constitutif ou sexe "par défaut".
- Seul, le testicule paraît capable d'orienter la différenciation sexuelle de l'appareil génital.
Expériences de greffes
- A gauche (femelle sur laquelle on a greffé, à l'âge de 20 jours, un testicule d'un mâle du même âge), le canal de Wolff se développe du côté du greffon et le canal de Müller régresse, du même côté.
- A droite, un cristal de propionate de testostérone est implanté à la même place que le greffon: les canaux de Wolff sont développés mais les canaux de Müller n'ont pas régressé. Le testicule foetal est bien indispensable à la masculinisation de l'appareil génital. Il exerce deux sortes d'action pendant la différenciation de l'appareil génital:
- D'une part, il provoque la disparition des canaux de Müller,
- D'autre part, il est responsable du développement des voies mâles et la masculinisation du sinus urogénital et des organes génitaux externes.
Les expériences précédentes prouvent que ces actions sont contrôlées par deux substances différentes:
- l'une est la testostérone, indispensable à l'apparition du tractus mâle mais qui ne suffit pas à faire régresser les conduits génitaux femelles
- l'autre, un "facteur anti-Müllérien".
On dose la AMH chez 1 individu de phénotype masculin et 1 e phénotype PMDS : Sujet BAC :
- http://www.didac-
tic.fr/bac/ts08liban/doc3.htm - http://www.didac-
tic.fr/bac/ts07metropole/doc3.
htm
On dose dans les extraits testiculaires fœtaux de la testostérone et une hormone produite par les cellules de Sertoli à partir de la 8° semaine : l’HAM (Hormone Anti-Müllerienne).
L'origine hormonale du syndrome
La différenciation sexuelle normale est contrôlée par deux hormones testiculaires, l'hormone anti- Müllérienne et la testostérone. En absence de "signal" AMH, les canaux de Müller évoluent en utérus, trompes de Fallope et partie supérieure du vagin, alors que le manque de "signal"
testostérone entraîne l'évolution des organes génitaux externes et du sinus urogénital vers un phénotype femelle
Le PMDS correspondrait donc à un défaut du signal AMH. Deux hypothèses se présentent alors : soit cette hormone est absente, soit il n'existe pas de récepteurs normaux sur ses cellules cibles.
Pb : Sachant que le sexe est déterminé génétiquement, comment les chromosomes sexuels interviennent-ils dans la mise en place du phénotype sexuel ?
C/ Le déterminisme génétique des phénotypes sexuels.
En 1910 Morgan avait découvert une différence fondamentale entre les deux sexes de la Drosophile ; la femelle présentait deux chromosomes identiques, les chromosomes X, alors que chez le mâle, il n'y avait qu'un seul X et un chromosome plus petit, le Y.
En 1912, Winiwater constata que la femme présentait un chromosome X en double exemplaire alors que celui-ci n'était présent qu'en un exemplaire chez l'homme. Ce n'est qu'en 1923 que Painter découvrit le Y, passé inaperçu jusqu'alors, et le nombre exact de nos chromosomes, 23 paires, ne fut connu qu'en 1956!!!
Des chromosomes sexuels hétéromorphes sont présents chez de nombreuses espèces parmi les vertébrés (mammifères, oiseaux, reptiles, amphibiens, poissons) et les invertébrés ( nématodes, insectes) et même chez certaines plantes. Cependant, chez certaines espèces (mammifères) c'est le mâle qui présente des hétérosomes dissemblables appelés X et Y, et chez d'autres espèces (papillons, oiseaux) c'est la femelle qui présente des hétérosomes dissemblables, notés alors Z et W. Chez les Poissons, les Amphibiens et les Reptiles, on peut trouver l'un ou l'autre des deux systèmes de déterminisme chromosomique ZZ/ZW et XX/XY, mais chez nombre de ces espèces les chromosomes sexuels ne sont pas hétéromorphes. De plus, dans ces classes, la détermination du sexe peut être influencée par la température.
XXY Syndrome de Klinefelter
Mâle stérile
(testicules différenciés mais réduits, absence de
spermatogonies, grande taille, gynécomastie, virilisation incomplète)
1/700 hommes
XXYY, XXXY, XXXXY ou mosaique XXX/XY
Pseudo Klinefelter
Mâle stérile, syndrome apparenté au Klinefelter
Rare
XXX
Triple X (Les deux X supplémentaires sont
inactivés)
Femme fertile, gonades et phénotypes normaux dans la
majorité des cas 1/500 femmes
XYY Sujet normal Mâle fertile, différenciation
des gonades et phénotype
normaux 1/500 hommes
XO Syndrome de Turner
Femme stérile
(agénésie gonadique : régression des ovaires après leur
différenciation, petite taille, ainsi que problèmes de pigmentation, rénaux, squelettique, auto- immuns, variables selon les individus)
1/2700 femmes alors que la probabilité est de 1/500 (avortement spontané dans 99%
des cas)
YO Létal l'absence de X est
incompatible avec le développement du zygote
XX Mâle XX Mâle stérile (testicules sans
spermatogonies) 1/20 000 naissances
XY Femme XY Femme stérile (ovaires
dysgénésiques) 1/10 000 naissances XX et XY
(XX/XY) Hermaphrodisme vrai Stérile (tissu testiculaire et
ovarien dans les gonades) 1/30 000 naissances Un dossier complet : http://www.inrp.fr/biotic/procreat/determin/html/chromsex.htm
Chez certains individus, le phénotype sexuel ne correspond pas aux chromosomes sexuels, ces individus sont dits intersexués:
caryotype sexe gonades Caractèristiques
cliniques fréquence
46, XX M Testicules dépourvus de
spermatogonies Homme XX 1 / 20 000 des naissances 46, XY F Ovaires atrophiés Femme normale 1 / 10 000 des naissances
L'étude de leurs chromosomes a permis en grande partie de déterminer les gènes impliqués dans la détermination du sexe. En effet, on a émis les hypothèses que:
- Ces hommes XX possédaient vraisemblablement un fragment de chromosome Y sur l'un de leurs chromosomes X,
- Ces femmes XY possédaient un chromosome Y dépourvu d'un fragment (délétion).
- Ces hypothèses ont été vérifiées en 1984 à l'Institut Pasteur en utilisant des sondes moléculaires (voir le programme de Terminale spécialité) qui révélèrent la réalité de tels remaniements par translocation.
Pb : Que comporte ce fragment de chromosome Y?
Vers la disparition de l’Homme ? :
http://www.journaldunet.com/science/biologie/dossiers/06/0605-hommes-femmes/disparition- hommes.shtml
Le gène SRY:
La détermination génétique du sexe ne revêt pas un caractère d'uniformité chez tous les êtres vivants: chez les Mammifères c'est le chromosome Y qui exerce un contrôle génétique dominant.
L'analyse du fragment d'ADN du chromosome Y montra une séquence codante qui fut appelée: "région déterminant le sexe" ou SRY (Sex-determining Region of Y chromosome). Ce gène est situé sur le bras court du chromosome Y humain.
Il code pour un facteur déterminant la différenciation des testicules, c'est-à-dire une protéine qui a été appelée TDF (Testis Determining Factor).
TDF représente le signal de développement des cellules germinales primordiales en spermatogonies, et donc des gonades en testicules. En l'absence du gène SRY, donc de la protéine TDF, les gonades deviennent des ovaires.
De nombreux arguments sont en faveur du rôle de SRY:
- Ce gène est conservé sur le chromosome Y de nombreuses espèces de mammifères;
- La protéine exprimée à partir du gène SRY possède un domaine permettant sa liaison à l'ADN. Ce domaine définit une nouvelle famille de gènes appelé SOX qui interviennent dans de nombreux processus de développement;
- La chronologie de l'expression de ce gène coïncide avec la période de détermination du sexe: chez la souris il s'exprime de 10,5 à 12 jours après la fécondation, spécifiquement dans les cellules somatiques de la crête génitale mâle, ce qui correspond aux jours qui précèdent la détermination testiculaire;
- On trouve des transcrits (ARNm) de ce gène dans le testicule adulte de la souris et de l'homme;
- Des individus qui développent un phénotype femelle malgré la présence d'un Y (46, XY) présentent une mutation dans le gène SRY, le rendant non fonctionnel;
- Enfin la meilleure démonstration fut obtenue par transgénèse chez la souris (KOOPMAN, 1991): l'introduction d'un fragment d'ADN contenant le gène SRY dans une cellule-oeuf XX, entraîne le
développement de testicules, ce qui montre que c'est le seul gène du chromosome Y impliqué dans la détermination testiculaire.
Cette protéine se fixe sur l’ADN où elle active d’autres gènes, responsables de la détermination du sexe.
D) La puberté.
Le passage de l'état d'enfant à celui d'adulte se caractérise par une série de transformations d'ordre physique, sexuel et psycho-affectif. La puberté correspond à la maturation des organes génitaux (caractères sexuels primaires) et l'apparition de particularités spécifiques au sexe (caractères sexuels secondaires).
Ces transformations mettent plusieurs années à s'accomplir. L'âge du début des modifications morphologiques et la vitesse de passage d'un stade de développement au suivant varie beaucoup d'un enfant à l'autre..." (INRP)
BILAN :
Ainsi le sexe génétique est déterminé à la fécondation, selon le chromosome sexuel apporté par le spermatozoïde. L'établissement du sexe gonadique est sous contrôle génétique et dépend de la présence du gène SRY.
Suite à l'action du gène SRY, une cascade d'autre gènes est activée dans le testicule. Tandis qu'en l'absence de SRY et en présence de deux chromosomes X, la gonade se différencie en ovaire. Cette période de différenciation gonadique se réalise dans l'espèce humaine entre la 5ème et 8ème semaine de gestation chez le mâle. Elle est un peu plus tardive chez la femelle.
L'établissement du sexe phénotypique se réalise, quant à lui, sous l'effet des hormones sécrétées par la gonade différenciée, à deux périodes de la vie: le tractus génital se différencie pendant la vie foetale et les caractères sexuels secondaires, à la puberté.
