L’appareil génital se met en place lors du développement embryonnaire. Ce phénomène est sous le contrôle de plusieurs gènes et hormones, en relation avec les chromosomes sexuels présents. Le début de ce développement est commun aux deux sexes. Dès les premières semaines du développement embryonnaire, le développement de l’être humain suit un programme génétique précis qui contrôle la formation de tous les organes. Parmi eux, la mise en place des appareils sexuels est une étape essentielle : elle conduit à la formation des organes reproducteurs, qui ne deviendront pleinement fonctionnels qu’à la puberté.
Détermination du sexe génétique
Les cellules du corps humain contiennent, dans leur noyau, 23 paires de chromosomes, portant les gènes. Ce bagage génétique provient de la mère (23 chromosomes) et du père (23 chromosomes). La 23e paire est différente selon le sexe : les femmes héritent d’un chromosome X de chaque parent ; tandis que les hommes héritent d’un chromosome Y provenant de leur père et d’un chromosome X venant de leur mère.
Lors de la fécondation, l’union d’un spermatozoïde et d’un ovule forme une cellule-œuf ou zygote contenant 46 chromosomes (23 paires). Parmi eux, une paire de chromosomes sexuels détermine le sexe génétique : XX pour un individu génétiquement femelle, XY pour un individu génétiquement mâle.
Or, on sait que chez certaines espèces animales (la drosophile, par exemple), le sexe est déterminé par le nombre de chromosomes X (plus précisément, par le rapport entre le nombre de chromosomes X et le nombre d’autosomes). On peut observer, chez certains rares individus de l’espèce humaine, des anomalies dans le nombre de chromosomes sexuels.
- X0 : Absence d’un chromosome X.
- Y0 : Absence du chromosome Y. Cette anomalie est létale.
- XXY : Présence d’un chromosome X surnuméraire. Le syndrome de Klinefelter représente environ une naissance sur 700.
- XXYY, XXXY, XXXXY ou XXX/XY : Présence de chromosomes surnuméraires.
- XXX : Présence d’un chromosome X surnuméraire. Fréquence de 1/500 naissances.
Ces observations montrent que le sexe phénotypique de l’individu ne semble pas lié au nombre de X mais plutôt à la présence ou l’absence du Y. Le chromosome Y a un rôle fondamental dans la détermination du sexe dans l’espèce humaine. On explique ce phénomène par des évènements de mutation ou de translocation. En effet, les chromosomes X et Y présentent, aux extrémités de leur bras, des régions homologues : régions pseudo-autosomiques PAR 1 sur le bras court et PAR 2 sur le bras long. Les inversions sexuelles proviendraient donc, en fait, d’une translocation d’un facteur au niveau de la région PAR 1, lors de la méiose, par crossing-over entre les chromosomes X et Y.
Lire aussi: Techniques et Sécurité du Développé Couché Guidé
Le chromosome Y contient un gène clé, appelé SRY (pour Sex-determining Region of Y chromosome, c’est-à-dire « région du chromosome Y qui détermine le sexe »). Ce gène agit comme un interrupteur biologique : il active d’autres gènes, notamment SOX9, qui sont impliqués dans la différenciation (spécialisation progressive d’un organe ou d’un tissu) des testicules à partir de structures communes à tous les embryons. En l’absence du gène SRY - comme chez les embryons XX -, la différenciation s’oriente naturellement vers la formation d’ovaires.
Par la suite, il a été possible de démontrer que le TDF était en réalité un seul gène, appelé SRY (Sex-determining Region of Y chromosome). Ce gène s’exprime lors du développement sexuel des gonades chez l’homme. Dans les cas de translocation, il serait donc absent sur le chromosome Y et présent sur le chromosome X. La détermination du sexe gonadique dépend donc de la présence du gène SRY. Chez les individus de sexe masculin, la protéine issue de l’expression du gène SRY agirait en déclenchant une cascade d’autres gènes. La protéine SRY est composée de 204 acides aminés. Cette courbure de l’ADN, suite à la fixation de SRY, aurait pour conséquence de permettre le rapprochement et l’interaction des facteurs de transcription contrôlant la différenciation des gonades. Malgré les nombreuses différences entre les trois séquences de l’homme, du gorille et de la souris, une partie du gène SRY présente une forte homologie entre les trois espèces. Elle correspond en fait à la séquence de la boîte HMG.
Ainsi, le sexe génétique (XX ou XY) détermine le sexe gonadique (ovaires ou testicules), qui lui-même conditionne le sexe phénotypique, c’est-à-dire les organes sexuels visibles.
Développement des gonades indifférenciées
Bien que le sexe de l’embryon soit déterminé par la présence des chromosomes X et Y dès la fécondation, la gonade embryonnaire des Mammifères présente d’abord un stade indifférencié durant lequel elle ne possède aucun caractère mâle ni femelle. Au début de l’organogenèse, on observe la formation d’une crête génitale qui est ensuite colonisée par les cellules germinales. Le mésoderme intermédiaire se forme entre les somites et le mésoderme latéral. Les cellules germinales migrent, chez tous les Vertébrés, pour aller coloniser la crête génitale. Chez les Mammifères, ces cellules sont originaires du mésoderme extra-embryonnaire.
L’ébauche de la gonade peut, au cours de son développement, se développer soit en ovaire soit en testicule, selon ses déterminants génétiques. L’épithélium de la crête génitale se développe dans le tissu conjonctif ; il se forme alors des cordons sexuels primitifs qui s’entourent de cellules germinales. On observe, dans chacune des crêtes génitales des fœtus XY, la formation de deux types de cordons : les cordons testiculaires contenant les cellules germinales qui produiront les futurs spermatozoïdes ; et les cordons du rete testis, à l’extrémité des cordons testiculaires. Chez les fœtus femelles XX, les cordons sexuels primitifs dégénèrent. L’épithélium de surface des crêtes génitales produit de nouveaux cordons qui ne pénètrent pas dans le tissu conjonctif mais restent en contact avec la surface corticale de la crête. Ces nouveaux cordons forment des amas cellulaires composés, chacun, de cellules d’origine somatiques (future granulosa) entourant une cellule germinale (futurs ovocytes). Les cellules des thèques (cellules périphériques et protectrices) se différencient ensuite autour de chaque ensemble (granulosa + cellule germinale), pour former les follicules. Ces follicules secrètent des hormones stéroïdes.
Lire aussi: Choisir le meilleur chauffe-biberon
Un fait étonnant intrigue les scientifiques : jusqu’à la 6e semaine, tous les embryons humains sont indifférenciés, c’est-à-dire qu’ils possèdent les mêmes structures reproductrices, quel que soit leur futur sexe. Comment l’organisme oriente-t-il ensuite ce développement vers un appareil sexuel masculin ou féminin ?
Pour répondre à cette question, il faut suivre les différentes étapes du processus, de la fécondation à la puberté, et comprendre comment les chromosomes, les gènes et les hormones coopèrent pour construire les appareils sexuels humains.
Différenciation des organes génitaux internes
Jusqu’à la 6e semaine, tous les embryons possèdent les mêmes structures : deux crêtes génitales (futures gonades), deux paires de canaux - les canaux de Müller et les canaux de Wolff -, ainsi qu’un bourgeon génital externe. Ces canaux sont des conduits embryonnaires qui peuvent, selon le sexe, donner naissance aux organes internes de reproduction. Les canaux de Wolff évolueront en voies génitales masculines (comme les canaux déférents et les vésicules séminales), tandis que les canaux de Müller formeront les voies féminines (trompes de Fallope et utérus).
Les canaux de Wolff constituent le spermiducte chez le mâle des Vertébrés. Ils sont en relation avec le mésonéphros mis en place au cours de la quatrième semaine du développement. L’extension du canal de Wolff jusqu’à l’urètre se fait pendant la cinquième semaine. Les canaux de Müller se développent en parallèle aux canaux de Wolff par une invagination de l’épithélium au niveau du pronéphros (région antérieure du mésonéphros) au cours de la sixième semaine. Chez les femelles ils deviennent les oviductes et débouchent dans l’utérus.
Chez l’embryon XY, le gène SRY active SOX9, ce qui déclenche la formation des testicules à partir des crêtes génitales. Ces testicules produisent deux hormones majeures :
Lire aussi: Le meilleur appareil photo pour votre enfant
- La testostérone, qui favorise le développement des canaux de Wolff en canaux déférents, vésicules séminales et épididymes - c’est-à-dire les conduits internes qui permettront plus tard le transport du sperme.
- L’hormone anti-müllérienne (AMH), qui provoque la régression des canaux de Müller, empêchant la formation des organes internes féminins.
La testostérone agit aussi sur la différenciation des organes génitaux externes, mais elle doit d’abord être transformée en dihydrotestostérone (DHT), une version plus active de l’hormone. C’est cette DHT qui stimule la formation du pénis, des bourses et de la prostate.
Chez l’embryon XX, en l’absence du gène SRY et des hormones testiculaires, les crêtes génitales deviennent des ovaires. Les canaux de Müller se transforment alors en trompes de Fallope, utérus et vagin, tandis que les canaux de Wolff régressent. Le bourgeon génital forme le clitoris, et les replis cutanés deviennent les grandes lèvres.
Ce processus de différenciation sexuelle (transformation des structures communes en organes masculins ou féminins) établit successivement le sexe gonadique (testicules ou ovaires), puis le sexe phénotypique (organes visibles).
Rôle du gène SRY dans le déterminisme sexuel
L’étude de cas d’inversions sexuelles a permis de mettre en évidence le rôle fondamental du gène SRY dans le déterminisme sexuel. L’expression du gène SRY est brève (elle dure environ une journée chez la souris) et ce gène s’exprime spécifiquement dans les cellules somatiques de crêtes génitales mâles. La séquence de fixation à l’ADN de SRY a été identifiée dans la région promotrice du gène SOX9, présent sur un autosome et responsable de la différenciation des cellules de Sertoli.
L’expression de plusieurs gènes permet, dans un premier temps, le développement des crêtes génitales en gonades indifférenciées. Le gène SRY ne s’exprime que dans les crêtes génitales, au niveau des cellules de soutien. Ces cellules se différencient alors en cellules de Sertoli, dans les cordons testiculaires. Dans le même temps, d’autres cellules sont induites par ces cellules de Sertoli pour former les cellules de Leydig dans le mésenchyme qui se développe entre les cordons testiculaires. En l’absence de SRY, les cellules de soutien se différencient en cellules folliculeuses, entourant les cellules germinales. Au contraire de ce qui se passe chez l’homme, l’entrée en méiose de ces cellules germinales n’est pas inhibée : elles deviennent des ovogonies. Cette différenciation ovarienne est permise par le gène DAX1 (dont l’expression persiste, au contraire des testicules) et le déterminant génique sexuel Wnt4a. L’absence de testostérone induit la disparition du canal de Wolff. Le canal de Müller se maintient et se différencie en un utérus (sous l’action, chez certaines espèces de Mammifères, des œstrogènes des ovaires fœtaux).
Différenciation des appareils génitaux
Le sexe des individus est déterminé génétiquement au moment de la fécondation, mais la différenciation des appareils génitaux a lieu au cours du développement embryonnaire. Au début du développement embryonnaire, aucune différence n'est visible entre les régions génitales des embryons mâles et femelles. L'appareil reproducteur est dans un état phénotypique indifférencié jusqu'à la 8ème semaine de gestation. A ce stade, il est parfaitement impossible de distinguer le sexe de l'embryon.
Cet appareil génital indifférencié est défini par :
- des gonades de structure identique ;
- ces gonades renferment des cellules génitales primordiales (germinales ; à 2n chromosomes) et des cellules somatiques (non destinées à devenir des gamètes ; également à 2n chromosomes). Ces gonades ont commencé à se mettre en place à partir de la 5ème semaine de développement embryonnaire.
La différenciation de l'ébauche de gonades en testicules ou en ovaires est l’événement le plus précoce affectant l'appareil génital embryonnaire. Selon la nature de la gonade en formation, les voies génitales vont évoluer différemment au cours du développement embryonnaire. Chez les individus génotypiquement femelles, la gonade indifférenciée se différencie spontanément en une paire d'ovaires (à partir de la 10ème semaine). Les canaux de Wolff régressent jusqu'à disparaître complètement et les canaux de Müller se développent pour donner une partie de l'appareil génital femelle (oviductes, utérus, partie supérieure du vagin). Chez les individus génotypiquement mâles, la gonade s'est différenciée en testicules (vers la 6ème et la 8ème semaine du développement embryonnaire). Ce sont deux petites glandes situées de chaque côté de l’utérus. Les cellules reproductrices appelées ovocytes s’y développent avant d’être libérées dans les trompes. Les ovocytes sont contenus dans de minuscules poches remplies de liquide appelées “follicules”. Lorsque ces follicules augmentent de taille, ils deviennent visibles en échographie.
Développement des organes génitaux externes
L'appareil génital humain est indifférencié jusqu'à la sixième semaine du développement embryonnaire. Chacune des deux ébauches génitales apparaît dans la future région lombaire sous forme d'un épaississement de l'épithélium du péritoine primitif ou cœlome. L'éminence génitale marque son relief sur le côté médial du mésonéphros dès la quatrième semaine (stade de 5 mm). L'épithélium prolifère dans le mésenchyme sous-jacent, en travées radiées, les cordons sexuels. La gonade est alors indifférenciée. Cette ébauche va être colonisée par de grandes cellules migratrices, les gonocytes primaires, cellules-souches de la lignée des gamètes, spermatozoïdes ou ovules.
Le cloaque, bordé par l'endoderme, est obturé par une membrane cloacale qui le sépare du périnée. La prolifération du mésoderme autour de la membrane dessine des bourrelets revêtus en surface d'ectoderme. Ces bourrelets deviendront les organes génitaux externes avec une saillie impaire ventrale, le tubercule génital (qui formera la verge chez l'homme et le clitoris chez la femme), et deux bourrelets latéraux (qui produiront les sacs scrotaux chez l'homme et les grandes lèvres chez la femme).
De l’enfance à la puberté
À la naissance, les appareils sexuels sont formés mais immatures. Durant l’enfance, les gonades (ovaires ou testicules) restent inactives, car la production hormonale est minimale.
Vers 10 à 14 ans, la puberté marque la réactivation du système reproducteur. Ce changement est initié par le cerveau, plus précisément par une petite région appelée hypothalamus. L’hypothalamus libère une hormone appelée GnRH (Gonadotropin-Releasing Hormone), qui stimule une autre glande du cerveau, l’hypophyse. L’hypophyse produit alors deux hormones : la LH (hormone lutéinisante) et la FSH (hormone folliculo-stimulante), qui activent à leur tour les gonades.
Chez le garçon, les testicules produisent davantage de testostérone, entraînant le développement du pénis, des testicules, de la pilosité et de la voix grave, ainsi que la production de spermatozoïdes. Chez la fille, les ovaires produisent des œstrogènes, qui déclenchent la croissance de l’utérus, le développement des seins et la mise en place des cycles menstruels avec libération d’ovules.
La puberté est donc la phase d’activation du système hormonal hypothalamo-hypophysaire, qui rend les gonades fonctionnelles et les individus sexuellement matures.
tags: #appareil #genital #externe #embryon #développement