1. Situation problème : Dans certains pays en voie de ... - tunisiamaths

1. Situation problème :
Dans certains pays en voie de développement, il y a une inadéquation entre la
croissance démographique et les ressources naturelles. D'autre part, certains couples
souffrent de stérilité, d'autres ont des naissances non désirées, d'autres cherchent
à espacer les naissances. Pour maîtriser les naissances on doit d'abord connaître les
mécanismes de la reproduction afin de trouver les moyens adéquats.
2. Objectifs :
Objectifs de savoir:
Connaître les particularités cytoplasmiques et chromosomiques du spermatozoïde.
Faire le rapport entre la structure du spermatozoïde et ses fonctions.
Expliquer le déroulement de la spermatogenèse
Mettre en évidence et expliquer la fonction endocrine des testicules.
Mettre en évidence et expliquer le mécanisme de régulation des fonctions testiculaires.
Objectifs de savoir faire:
Faire un schéma annoté du spermatozoïde.
Faire un schéma de synthèse légendé récapitulant la spermatogenèse.
Adopter la démarche expérimentale pour expliquer la fonction endocrine du testicule.
Analyser des résultats expérimentaux afin d'expliquer le mécanisme de régulation de la
fonction endocrine du testicule.
Construire un schéma bilan de la fonction reproductrice chez l'homme montrant les
relations fonctionnelles entre les différents organes mis en jeu.
3. Introduction:
La puberté s'accompagne chez l'homme de l'apparition de nouveaux caractères
(pilosité, changement du timbre de la voix, développement de la musculature etc...) et en
particulier les premières émissions de sperme ou éjaculation (souvent involontaire et durant
la nuit = pollution nocturne). Le sperme contient les spermatozoïdes.
- 1 -

1) Quelles sont les particularités cytologiques et chromosomiques du spermatozoïde ?
2) Où et comment se forment les gamètes mâles ou spermatozoïdes ?
3) Comment se fait la régulation de la fonction reproductrice chez l'homme ?
4. Activités envisageables :
4.1 Les fonctions du testicule :
4.4.1 La fonction exocrine du testicule :
Activité 1 : rappel sur les différentes parties de l’appareil génital de l’homme.
1. Observez le document suivant et identifiez les structures désignées par des flèches,
en utilisant les termes suivants : prostate-véssie-vésicule séminale-canal déférenttesticule-verge-épididyme-bourse
ou scrotum-orifice uro-génital-urètre-uretère.
2. Complétez le tableau suivant :
Gonades :
Conduits génitaux :
Glandes annexes :
Organe génital :
Organes Rôles
Activité 2 : observation microscopique du testicule.
Les document 2 et 3 suivants représentent des coupes d’un testicule :
- 2 -
1 :
2 :
3 :
4 :
5 :
6 :
7 :
8 :
9 :
10 :
11 :
Légende

Document 2 Document 3
1. Identifiez la nature de chaque coupe et annotez ces 2 documents.
2. Emettez une hypothèse sur le rôle des structures 10 du document 3.
Activité 3 : structure histologique d’un testicule
1
2
3
7
10
Le document 4 ci-dessous, montre une coupe transversale de testicule vu au fort
grossissement.
- 3 -
8 9
4
5
6
7
8

1. Identifiez les structures désignées par des flèches en utilisant les termes suivants :
cellules interstitielles ou de Leidig-cellules de Sertoli-spermatogonie-spermatidespermatocyteI-spermatozoide-spermatocyteII-capillaire
sanguin-lumière du tube
séminifère.
2. Justifiez la présence de capillaires sanguins dans le tissu interstitiel.
Activité 4 : schéma de la structure du spermatozoïde humain.
Le schéma du document 5 représente une microphoto et un schéma d’interprétation d’un
spermatozoide humain : 8
1. Annotez ce document
2. Dégagez les particularités cytologiques et chromosomiques du spermatozoide.
Activité 5: les étapes de la spermatogenèse.
Le document 6 représente les étapes de la formation des spermatozoides ou
spermatogenèse, les lettres a, b, c, d et e, désignent les cellules de la lignée germinale et
x, les cellules de Sertoli :
- 4 -
1
2
3
4
5
6
7

1. Identifiez les cellules de la lignée germinale a, b, c, et d
2. Justifiez la présence des spermatozoides dans la lumière des tubes séminifères
3. Représentez la garniture chromosomiques des cellules (a et b), c et d dans les cases
vides (on se limitera à 2n = 6 ). Justifiez vôtre représentation
4. Résumez les étapes de la spermatogenèse dans le tableau suivant, en indiquant le nom
des cellules et leur garniture chromosomique (n) ou (2n) :
Phase de multiplication Phase daccroissement Phase de maturation
Div.
réductionnelle
- 5 -
Div.
équationnelle
Phase de
différenciation

Résumé:
Des coupes de testicules pubères montrent deux structures essentielles :
Les tubes séminifères où se déroule la formation des spermatozoides (fonction
exocrine du testicule)
Le tissu interstitiel riche en capillaires sanguins (fonction endocrine du testicule)
Cette structure est stable à partir de la puberté.
Le spermatozoïde est une cellule spécialisée dont la structure est adaptée à ses fonctions :
v grâce au flagelle, à l'énergie fournie par les mitochondries et à un cytoplasme réduit,
le spermatozoïde peut aller à la rencontre du gamète femelle;
v grâce à l'acrosome qui coiffe le noyau, riche en enzymes, il peut traverser les
enveloppes du gamète femelle;
v grâce à la présence d'un lot haploïde de chromosomes dans son noyau, il participe
pour moitié à l'information génétique du futur être vivant.
La spermatogenèse, processus qui permet la formation des spermatozoïdes, a lieu dans
les tubes séminifères des testicules. Elle est continue et se déroule en 4 étapes :
Étape de multiplication : commence depuis la vie foetale et se fait par mitoses
successives des spermatogonies (2n), localisés contre la membrane des tubes
séminifères.
Étape d'accroissement : certains spermatocytes cessent de se diviser et augmentent
de volume, donnant des spermatocytes I (2n chromosomes à 2 chromatides chacun ).
Étape de maturation : chaque spermatocyte I subit les 2 divisions de la méiose : au
bout de la première division (division réductionnelle) chaque spermatocyte I donne 2
spermatocytes II de même taille et haploïdes (n chromosomes à 2 chromatides
chacun). Chaque spermatocyte II subit immédiatement la 2ème division de la méiose
pour donner 2 spermatides de même taille ( n chromosomes à une seule chromatide
chacun )
Étape de différenciation ou spermiogenèse : les spermatides, au contact des cellules
de Sertoli ( rôle nourricier et de soutien ), évoluent en spermatozoïdes en subissant
plusieurs modification( condensation du noyau par perte de nucléoplasme;formation
de l'acrosome par rassemblement et fusion des vésicules golgiennes;formation du
flagelle à partir du centriole distal;élimination de l'excès de cytoplasme).
4.4.2 La fonction endocrine du testicule :
Activité5 : rôle du tissu interstitiel.
La cryptorchidie est une anomalie qui affecte la descente des testicules de la cavité
abdominale vers les bourses au cours de la vie ftale (la rétention des testicules à
l'intérieur de la cavité abdominale soumet les cellules germinales à des températures trop
élevées pour leur développement normal ). Les individus cryptorchides présentent des
caractères sexuels secondaires normaux mais sont moins féconds et parfois stériles.
La figure 1 présente une coupe de testicule dun individu normal, alors que la figure 2
présente la coupe de testicule dun individu cryptorchide :
- 6 -

1. Comparez ces deux figures
2. Déduisez le rôle du tissu interstitiel.
Activité5 : mise en évidence de la fonction endocrine du testicule
Dégagez des conclusions à partir des résultats expérimentaux suivants :
Expériences Résultats Conclusions
On castre un jeune animal
impubère
On castre un animal adulte
fertile
On greffe un testicule sous la
peau dun castrat adulte
On injecte chaque jour à un
castrat des extraits
testiculaires
On irradie les testicules dun
rat adulte aux rayons X en
maintenant le tissu interstitiel
intact
Figure 1 Figure 2
Lanimal reste toujours
impubère
Stérilité, régression des
caractères sexuels
secondaires, atrophie du
tractus génital
Stérilité, réstauration des
caractères sexuels
secondaires et du tractus
génital
Stérilité, réstauration des
caractères sexuels
secondaires et du tractus
génital
Stérilité, maintien des
caractères sexuels
secondaires et du tractus
génital
- 7 -

Activité6 : rôle biologique de la testostérone.
Exercice intégré: analysez et commentez sous forme d'un tableau la courbe
ci-dessous, traduisant l'évolution de la sécrétion de la testostérone au cours de la vie :
Résumé: les testicules n'interviennent pas seulement dans la fonction exocrine
( production des spermatozoïdes ) mais assurent également le maintien des caractères
sexuels secondaires, grâce à la sécrétion d'hormones males appelées androgènes ( hormones
stéroïdes ) dont la plus active est la testostérone.
Période de sécrétion de la testostérone
Vie foetale ( à partir du 2 ème mois, maximum
entre 17 ème et 24 ème semaine )
Période néonatale
Maturité sexuelle ( de la puberté à un age
avancé )
Arrêt de la sécrétion pendant l'enfance
- 8 -
rôles
Stimule le développement des conduits
génitaux et des glandes annexes ( caractères
sexuels primaires )
Exerce une action masculinisante sur le
cerveau
Stimule l'apparition des caractères sexuels
secondaires et active les tubes séminifères,
qui commencent à produire les
spermatozoïdes.
La testostérone est une hormone responsable de la virilité de l'individu. Elle intervient
également dans la spermatogenèse en stimulant l’évolution des cellules germinales de la paroi

des tubes séminifères en spermatozoides et participe donc à la fertilité. L’action de la
testostérone sur ses cellules cibles s’explique par la formation d’un complexe hormonerécepteur
qui agit sur l’ADN de ces cellules en modifiant leur activité dans le sens de la
réalisation de l’effet de la testostérone.
4.4.3 Le contrôle et la régulation de la fonction du testicule :
Activité 7 : mise en évidence de l'intervention de l'axe hypothalamo-hypophysaire
dans le contrôle des fonctions testiculaires.
L'hypothalamus, région du cerveau constituant la partie antérieure et inférieure du
diencéphale, et contrôlant le système nerveux végétatif et une partie du système
hormonal a des connexions vasculaires étroites avec le lobe antérieur de l'hypophyse. Cette
vascularisation, appelée système porte hypothalamo-hypophysaire, relie les capillaires de
l'hypothalamus à ceux du lobe antérieur de l'hypophyse, permettant aux hormones et aux
stimulines sécrétées par l'hypothalamus de transiter directement vers l'hypophyse où elles
agissent sur les cellules pituitaires.
Cerveau
Cervelet
- 9 -

Analyser les faits expérimentaux suivants et tirer une conclusion :
Faits expérimentaux et observations
Lésion de certains noyaux hypothalamiques
Ligature de la tige hypophysaire (pituitaire)
- 10 -
Résultats
Arrêt de la fonction reproductrice ( plus de
sécrétion des gonadostimulines et atrophie des
testicule)
Mêmes effets
Activité 8 : mise en évidence du rôle de l'hypophyse et de l'hypothalamus dans le
contrôle des fonctions testiculaires.
Analyser les résultats expérimentaux suivants et compléter le tableau :
Expériences
Ablation de l'hypophyse d'un
rat adulte
Greffe de l'hypophyse implanté
à son origine chez un rat
préalablement
hypophysectomisé
Injection d'extraits
hypophysaires à un rat
hypophysectomisé
Un rat castré est mis en
parabiose avec un rat
hypophysectomisé
Injection de FSH à un rat
préalablement
hypophysectomisé
Injection de LH à un rat
préalablement
hypophysectomisé
section de la tige pituitaire ou
lésion de certaines zones
localisées de l'hypothalamus
Résultats
Stérilité accompagnée d'une
atrophie des tubes séminifères
- régression des caractères
sexuels secondaires et même
primaires
Restauration des tubes
séminifères et des caractères
sexuels secondaires et
primaires
Restauration des tubes
séminifères et des caractères
sexuels primaires et
secondaires
Le rat castré présente une
atrophie du tractus génital - le
rat hypophysectomisé présente
un tractus génital normal
Restauration des tubes
séminifères
Restauration des caractères
sexuels secondaires et même
primaires
Stérilité accompagnée d'une
atrophie des tubes séminifères
- régression des caractères
sexuels secondaires et même
primaires
Interprétation

Résumé: l'hypophyse contrôle les fonctions testiculaires par 2 hormones de nature
protéique appelées gonadostimulines ou gonadotrophines : la FSH et la LH.
v La LH : agit sur les cellules interstitielles appelées aussi cellules de Leydig qui
secrètent la testostérone.
v La FSH : permet le maintien et le développement des tubes séminifères en
agissant spécifiquement sur les spermatogonies (active leur multiplication) et
sur les cellules de Sertoli ( secrètent sous son influence une proteine de
liaison appelée APB qui assure le transport de la testostérone aux cellules de
la lignée germinale ).
Activité 9 : la commande hypothalamique des fonctions testiculaires.
1. Analyser les faits expérimentaux suivants et tirer des conclusions :
Faits expérimentaux et observations
Lésion de l'hypophyse chez l'homme
Lésion de certains noyaux de lhypothalamus
chez l'homme
Section de la tige pituitaire
- 11 -
Résultats
atrophie des testicules
et de l'appareil génital -
modification du
comportement -
régression des
caractères sexuels
secondaires
perturbations
profondes dans de
nombreuses fonctions
organiques, parmi
lesquelles la fonction
reproductrice,atrophie
des testicules
perturbations
profondes dans de
nombreuses fonctions
organiques, parmi
lesquelles la fonction
reproductrice,atrophie
des testicules
Conclusions
2. Les trois graphes du document suivant correspondent à l'enregistrement, chez le bélier,
des variations des taux sanguins de trois hormones: GnRH, LH et testostérone. Les
prélèvements sanguins sont réalisés au niveau de la tige hypophysaire pour le graphe1 et
dans la circulation générale pour les graphes 2 et 3.

1. précisez le mode de sécrétion de ces hormones
2. En confrontant les trois graphes indiquez la relation entre les 3 sécrétions
Résumé: l'hypothalamus contrôle l'activité de l'hypophyse par l'intermédiaire d'une
neurohormone de nature peptidique (décapeptide) appelée GnRH, secrétée de manière
pulsatile par les cellules neurosecrétrices hypothalamiques : chaque pulse de GnRH déclenche
un pulse de LH qui est à l'origine d'un pulse de testostérone(les fréquences des secrétions
pulsatiles ne sont pas identiques).
- 12 -

Remarque : une hormone est une substance chimique, souvent de nature protidique,
secrétée dans le sang par des cellules endocrines (glandes) et qui agit uniquement sur des
cellules cibles ( les cellules qui possèdent des récepteurs spécifiques à cette hormone ).
Une neurohormone est une hormone secrétée par des neurones ( les terminaisons nerveuses
de ces neurones sont en contact direct avec les capillaires sanguins ).
Activité 10 : mise en évidence du rétrocontrôle testiculaire.
1. Les graphes A, B et C ci-dessous, représentent les variations du taux sanguin de la
LH chez un bélier, A : trois jours avant castration, B : sept jours après castration et C :
animal castré avec implant sous-cutané délivrant en continu de fortes doses de testostérone
Analysez les trois courbes et tirez une conclusion.
2. Analyser les résultats expérimentaux suivants et compléter le tableau :
Expériences
castration chez l'homme ou
l'animal
Injection de testostérone
Destruction par irradiation des
tubes séminifères
Culture "in vitro" de cellules
hypophysaires en présence de
cellules de Sertoli
Résultats
pertes des fonctions
reproductrices - hypertrophie de
l'hypophyse - sécrétion augmentée
de LH.
Baisse rapide du taux sanguin de
LH
Augmentation du taux sanguin de
FSH
Taux de LH constant - taux de
FSH diminue
- 13 -
Interprétation

Activité 11 : schéma bilan du contrôle hormonal du fonctionnement testiculaire.
Compléter le schéma suivant par des traits, des flèches, des signes, une légende et
un titre :
Résumé: les cellules de Sertoli secrètent une hormone appelée inhibine qui exerce un
rétrocontrôle négatif sur l'hypophyse. (rétrocontrôle négatif sur la sécrétion de la
FSH). La testostérone secrétée par les cellules de Leydig ( cellules interstitielles )
exerce également un rétrocontrôle négatif sur le complexe hypothalamo-hypophysaire .Il
s'agit d'un rétrocontrôle négatif sur la sécrétion de la LH et de la GnRH.
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5. Evaluation :
Exercice n° 1 : Q.C.M
1) Les spermatozoïdes :
a) Sont des cellules haploïdes à n chromosomes dédoublés ( à 2 chromatides )
b) Sont des cellules mobiles
c) Participent pour moitié à l'information génétique du futur être vivant
d) Sont produits de façon discontinue, à partir de la puberté
2) Le testicule :
a) Est une glande purement endocrine
b) Secrète des gonadostimulines
c) Est responsable de l'apparition et du maintien des caractères sexuels secondaires
d) Assure la production des gamètes males
3) La testostérone :
a) Est une neurohormone
b) Est secrétée par les cellules de Sertoli
c) Est responsable de la virilité de l'individu
d) Agit uniquement sur les cellules hypophysaires
4) La régulation du taux sanguin de la testostérone :
a) Est le résultat d'un équilibre dynamique entre les activités du testicule et celle du
complexe hypothalamo-hypophysaire
b) Fait intervenir un rétrocontrôle positif de l'inhibine
c) Est sous le contrôle d'une sécrétion pulsatile de GnRh
d) Dépend de la sécrétion de FSH
5) La testostérone :
a- est une hormone sécrétée de façon pulsatile
b- est une hormone produite par lhypophyse
c- agit sur lensemble des organes du corps de lhomme
d- a un taux sanguin constant par lintervention dun mécanisme de régulation
de sa sécrétion
6) La testostérone est sécrété par :
a- les tubes séminifères
b- le tissu interstitiel
c- les cellules germinales
d- les cellules de sertoli
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7) Une baisse de la sécrétion de testostérone en dessous de la valeur normale est
corrigée par :
a- un rétrocontrôle positif de la testostérone sur lhypothalamus
b- une stimulation des cellules de Leydig par LH
c- un rétrocontrôle négatif de la testostérone sur lhypothalamus
d- une stimulation des tubes séminifères par FSH
8) La régulation du taux sanguin de testostérone :
a- est contrôlée par un mécanisme nerveux
b- fait intervenir un rétrocontrôle négatif de la testostérone qui stimule
hypothalamus
c- fait intervenir le testicule et le complexe hypothalamo-hypophysaire
d- est une autorégulation
Exercice n° 2 :
A/ Le document suivant est un schéma de coupe dun organe de mammifère
1. Identifiez les structures désignées par les chiffres et donnez un titre à ce schéma
2. Sagit-il dun animal pubère ou impubère ? justifiez la réponse .
3. Les cellules A, B et C sont en division. Identifiez les en complétant le tableau suivant :
Nom
Type de division
Résultat de la division
Phase de la spermatogenèse
Nombre de chromosomes
Nombre de chromatides
Cellule A
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Cellule B
Cellule C

B/ L'ablation des testicules chez un rat adulte entraîne l' hypertrophie et l'hypersécrétion
hypophysaires.
L'hypophysectomie chez un rat adulte entraîne l'atrophie de l'appareil génital.
La section de la tige pituitaire entre l'hypophyse et l'hypothalamus a les mêmes effets que
l'hypophysectomie.
1. Analyser ces expériences.
2. Résumer la régulation hormonale de la fonction reproductrice mâle par un schéma
fonctionnel convenablement annoté.
Exercice n°3:
Afin de comprendre les relations fonctionnelles entre l'hypothalamus, l'hypophyse et les
testicules, on réalise des expériences sur des singes. On rappelle que la physiologie de la
reproduction du singe est voisine de celle de l'homme. Le document 1 représente la structure
anatomique du complexe hypothalamohypophysaire.
Expérience 1 :
Chez un singe normal, on a mesuré d'une
part la sécrétion de Gn RH par les
neurones de la zone 1 (du document 1) et,
et d'autre part, la sécrétion des cellules
hypophysaires ( la LH ).
Le document 2 présente les résultats
obtenus
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Expérience 2 :
L'ablation de l'hypophyse chez un autre singe entraîne une chute de la sécrétion de la
testostérone.
L'injection d'une dose de LH rétablit la sécrétion normale de la testostérone chez cet animal
Expérience 3 :
On dose le taux plasmatique de LH chez un singe castré depuis 6 jours, on constate une
augmentation de la sécrétion de LH par rapport à un singe normal.
L'injection d'une dose de testostérone à ce singe castré, ramène la sécrétion de LH à sa valeur
normale.
1) Analysez les tracés a, b du document 2 en vue de déduire la relation fonctionnelle entre
l'hypothalamus et l'hypophyse.
2) Expliquez les résultats des expériences 2 et 3.Que peut-on en déduire à propos du mécanisme
régulateur de la sécrétion de la testostérone ?
3) En utilisant les informations tirées des expériences précédentes, représentez par un schéma
de synthèse le mécanisme régulateur de la sécrétion de la testostérone
Exercice n°4:
1) Le document I représente une coupe transversale partielle de testicule :
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a) Annoter le schema.
b) précisez les roles des cellules 1 et 3.
2) Le document II represente 3 cellules en division qu'on peut observer au niveau d'un
testicule :
a) preciser la phase de division pour chaque cellule.
b) nommer les 3 cellules en division.
3) L'ablation des testicules chez un rat adulte entraine l'hypertrophie et I'hypersecrétion
hypophysaire.
L'hypophysectomie chez un rat adulte entraine l'atrophie de I'appareil genital.
La section de la tige pituitaire entre hypophyse et hypothalamus a les memes effets que
I 'hypophysectomie
a) analyser ces experiences.
b) résumer la regulation hormonale de la fonction reproductrice male par un schema.
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