Système
reproducteur humainSystème
reproducteur humain
1 Introduction
Le mode de reproduction de l'espèce humaine est analogue à celui des autres mammifères. Il est adapté à la vie sur la terre ferme: grâce au pénis qui transmet le sperme à la femelle (fécondation interne) et grâce au développement interne de l'embryon, les dangers de la dessiccation sont évités.
2 Le système reproducteur de l'homme
Schéma (coupes médiane et sagittale) de l'appareil reproducteur humain masculin (dessin original réalisé par Eric Walravens).
2.1 Les gonades
Les gonades mâles sont représentées par une paire de testicules contenus chacun dans un sac, le scrotum. Les testicules amorcent leur développement à l'intérieur de la cavité abdominale, puis ils migrent vers le scrotum avant la puberté. Si les testicules ne descendent pas définitivement, pathologie soignée par l'administration d'hormones ou par intervention chirurgicale, la stérilité consécutive est due au fait que la spermatogenèse ne peut s'effectuer correctement qu'à une température légèrement inférieure à celle du corps. Cette spermatogenèse est donc altérée par toute cause d'échauffement prolongé des testicules, par exemple le travail devant des hauts fourneaux.
Une coupe sagittale dans un testicule montre qu'il est constitué de plusieurs compartiments ou lobules dont chacun contient 1 à 3 tubules séminifères très contournés. Placés bout à bout, les tubules séminifères des testicules atteindraient 500 mètres de long! A l'intérieur des tubules, les cellules sexuelles dérivent de cellules germinales non différenciées en gamètes et appelées spermatogonies. Ces spermatogonies, situées contre la paroi interne du tubule, produisent sans cesse par division de nouvelles spermatogonies. Certaines spermatogonies s'éloignent de la paroi tubulaire et augmentent de volume pour se transformer en spermatocytes primaires. Ceux-ci se divisent successivement deux fois pour donner deux spermatocytes secondaires puis quatre spermatides. Les spermatides ne se divisent plus mais se transforment en spermatozoïdes flagellés.
Outre la production de spermatozoïdes, raison pour laquelle le testicule est une glande exocrine, la gonade mâle produit également des hormones sexuelles: le testicule est donc aussi une glande endocrine. En effet, les cellules interstitielles, situées entre les tubules séminifères, produisent principalement la testostérone, hormone mâle responsable de la maturation des organes génitaux, mais aussi du développement des caractères sexuels secondaires: système pileux, voix grave et puissance musculaire. Les castrats perdent donc ces caractères après l'ablation des testicules.
2.2 Régulation hormonale sexuelle masculine
L'hypophyse, petite glande endocrine en forme de grosse goutte et située sous le cerveau, produit, tant chez l'homme que chez la femme, deux gonadotropines, gonadotrophines ou gonadostimulines, c'est-à-dire deux hormones agissant sur les gonades: la LH et la FSH (leurs noms complets seront mieux compris par leur action chez la femme). Chez l'homme, la LH stimule la sécrétion de testostérone par les cellules interstitielles, et la FSH stimule la spermatogenèse dans les tubules séminifères. La sécrétion hypophysaire de LH et de FSH est elle-même sous le contrôle d'une autre hormone sécrétée par l'hypothalamus, partie du cerveau localisée à sa base, au-dessus de l'hypophyse: la Gn-RH, abréviation de son nom anglais "gonadostimulin releasing hormone" ("release" = "libérer, décharger"). L'hypothalamus est enfin rétrocontrôlé dans cette synthèse par la testostérone et la spermatogenèse, mais est aussi influencé par les stimulations du monde extérieur que reçoit le cerveau: cela explique que des stimuli visuels, par exemple, puissent en fin de compte influer sur la concentration sanguine de testostérone et donc sur le comportement sexuel.
2.3 Composition du sperme et voie suivie par les gamètes
Les spermatozoïdes sont produits par les tubules séminifères, mais leur maturation, nécessaire pour leur permettre de nager jusqu'à l'ovule, s'effectue dans l'épididyme, tube fortement contourné situé à la sortie du testicule. Parvenus à maturité, les spermatozoïdes sont propulsés dans le canal déférent par des mouvements péristaltiques. C'est dans l'épididyme et le canal déférent que les spermatozoïdes sont mis en réserve. Ce n'est qu'au moment de l'excitation sexuelle que les spermatozoïdes pénètrent dans l'urètre (du grec "ourein" = "uriner"), canal qui traverse le pénis et aussi utilisé pour la miction (= émission de l'urine stockée dans la vessie). Trois tissus érectiles disposés longitudinalement sont responsables, lorsqu'ils se gorgent de sang, de l'érection du pénis: deux corps caverneux du côté supérieur et un corps spongieux, traversé par l'urètre, du côté inférieur. Chez certains mammifères, de l'ordre des carnivores par exemple, un os pénien, présent dans la verge, lui assure une semi-rigidité.
Le sperme est un liquide épais formé par le mélange du liquide séminal et des spermatozoïdes. Trois types de glandes exocrines contribuent à sécréter ce liquide séminal:
Le sperme, dont 3 à 4 ml sont produits à chaque éjaculation, comprend 50 à 150 millions de spermatozoïdes par ml. Chez un homme normal fertile, on peut observer jusqu'à 25% de spermatozoïdes anormaux ou dégénérés. Leur trop petit nombre, leur trop faible mobilité ou leur malformation sont des causes possibles de stérilité. On parle dans ce triple cas d'oligoasthénotératospermie (du grec "oligos" = "peu", "asthenes" = "infirme", "teras" = "monstre" et "sperma" = "la semence"). On contourne cette stérilité par insémination artificielle de la femme avec le sperme d'un donneur.
Néanmoins, les spermatozoïdes mobiles et nourris sont incapables de féconder un ovule sans avoir subi le phénomène de capacitation dans le tractus génital féminin.
2.4 Puberté
La maturation des organes sexuels et le développement des caractères sexuels secondaires ont lieu à l'âge de la puberté, vers 14-16 ans chez le garçon.
3 Le système reproducteur de la femme
Schéma (coupe médiane) de l'appareil reproducteur humain féminin (dessin original réalisé par Eric Walravens).
Schéma (coupe frontale) de l'appareil reproducteur humain féminin (dessin original réalisé par Eric Walravens).
3.1 Organes génitaux et puberté
3.1.1 Organes génitaux externes
Les organes génitaux externes portent le nom de vulve. La vulve est située entre le mont de Vénus, couvert de poils à partir de la puberté dès 12-15 ans, et l'anus. Les grandes lèvres et les petites lèvres se situent de part et d'autre de l'orifice vaginal. En avant des petites lèvres se trouve un bouton saillant, le clitoris ou gland clitoridien, organe érectile et homologue du pénis. Immédiatement en-dessous se situe le méat urinaire, qui est l'orifice de l'urètre et par lequel s'effectue la seule miction. Dans la partie s'ouvre le vagin qui, chez la fille vierge, est obturé par une membrane, l'hymen.
Chimpanzé nain, bonobo Pan paniscus femelle de 25 ans, Pongidae, Mammifère, Vertébré, Chordé (Jardin zoologique de Planckendael, Belgique - 20/08/1996 - Diapositive originale réalisée par Eric Walravens). Le bonobo est l'espèce animale la plus proche de l'être humain. En période d'oestrus, la vulve est exceptionnellement développée chez cette femelle.
3.1.2 Organes génitaux internes
Les organes génitaux internes se trouvent dans la partie inférieure de la cavité abdominale, qu'on appelle le petit bassin. Ils se composent d'une paire d'ovaires, gonades en forme d'amandes de 2-3 cm de long, des trompes utérines, trompes de Fallope ou oviductes de 15 cm de long, et de l'utérus ou matrice. La trompe sert au transport de l'ovule, qui va de l'ovaire à l'utérus, et constitue le lieu de fécondation de l'ovule par un des spermatozoïdes déposés pendant le coït dans le vagin, organe d'accouplement qui reçoit le pénis. L'ovule fécondé se développera en embryon puis en fœtus dans l'endomètre, épaisse paroi utérine très musculeuse. L'utérus communique avec le vagin, au fond duquel le col utérin est percé d'un orifice utérin très étroit et possédant un bouchon muqueux.
3.2 Structure de l'ovaire, cycle ovarien et ponte ovulaire
Chaque ovaire comprend, à la naissance de la petite fille, 1 à 2 millions de follicules primordiaux, minuscules structures globulaires composées chacune d'une cellule germinale femelle, qui donnera le gamète femelle ou ovule, entourée de cellules folliculeuses ou cellules folliculaires formant une capsule. Dès la puberté (12-15 ans), âge auquel il ne reste de 200000 follicules dans chaque ovaire, et jusqu'à la ménopause, arrêt de toute activité ovarienne apparaissant entre 45 et 50 ans, quelques follicules entament périodiquement un processus de maturation, au terme duquel un follicule mature, dit follicule de de Graaf, explose à la surface de l'ovaire, expulsant un ovule recueilli par le pavillon. Une partie des cellules folliculaires demeurent dans l'ovaire où elles forment le corps jaune. Les deux ovaires effectuent alternativement cette ovulation ou ponte ovulaire tous les 28 jours en moyenne: c'est la durée d'un cycle ovarien.
Notons que plus de vingt follicules primordiaux entament leur maturation au début de chaque cycle. Pourtant, un seul follicule arrive habituellement à maturité, les autres subissant un dégénérescence ou atrésie folliculaire.
Concentrations relatives des gonadostimulines et autres hormones sexuelles, évolution du follicule et épaisseur de l'endomètre au cours d'un cycle menstruel de 28 jours. (Graphique original réalisé par Eric Walravens)
3.3 Cycle utérin menstruel et régulation hormonale
L'expression "cycle menstruel" vient des menstruations, également dénommées règles, qui correspondent à la période de rejet des tissus et du sang venant de la muqueuse utérine ou endomètre. Ces écoulements vaginaux sanguinolents constituent le signe externe le plus visible, de la puberté à la ménopause, du cycle utérin qui s'effectue parallèlement au cycle ovarien. Ce synchronisme permet à l'utérus de se préparer à accueillir l'œuf fécondé en développement dans l'endomètre où il s'implante et se grandit par divisions.
Par convention, le jour 1 du cycle menstruel correspond au début des menstruations, qui durent environ 5 jours. Durant les premiers jours du cycle, l'hypothalamus sécrète de petites quantités de Gn-RH, qui induit la sécrétion hypophysaire de folliculostimuline ou FSH (abréviation du terme anglais "follicle stimulating hormone"), gonadotropine agissant au niveau des ovaires en provoquant la maturation d'un follicule (de plusieurs au début). Les cellules folliculaires de celui-ci fabriquent dès lors des quantités croissantes d'œstrogènes, hormones sexuelles féminines analogues à la testostérone chez l'homme. Les œstrogènes induisent les caractères sexuels secondaires féminins et la maturation des organes génitaux: l'endomètre régénère après les menstruations précédentes et s'épaissit. Cette phase proliférative utérine (prolifération des cellules de l'endomètre), parallèle à la phase folliculaire de l'ovaire (maturation d'un follicule), dure de 8 à 10 jours après la fin des menstruations.
Vers le milieu du cycle de 28 jours, la forte concentration sanguine en œstrogènes force l'hypothalamus à sécréter davantage de Gn-RH. Il s'ensuit une rapide synthèse de la seconde gonadotropine hypophysaire: l'hormone lutéinisante (du latin "luteus" = "jaune") ou LH (abréviation du terme anglais "luteinizing hormone"). Cette montée brutale de la concentration sanguine de LH déclenche vers le 14è jour l'ovulation ou ponte ovulaire ( H sur le schéma) et la transformation du follicule en corps jaune. La température corporelle de la femme grimpe à ce moment d'1 °C. Tout en continuant à sécréter des œstrogènes, après un passage à vide consécutif à la rupture du follicule au milieu du cycle, les cellules folliculaires du corps jaune se mettent à produire des quantités croissantes d'une seconde hormone sexuelle ovarienne: la progestérone. C'est la phase lutéinique de l'ovaire, phase au cours de laquelle le corps jaune est actif. La progestérone agit sur l'utérus en stimulant la vascularisation de l'endomètre, son développement glandulaire et l'accumulation de réserves alimentaires sous forme de glycogène, trois étapes préparatoires indispensables à la nidation ou implantation de l'embryon dans l'endomètre. Elles correspondent à la phase sécrétoire de l'utérus.
S'il n'y a pas eu fécondation, l'hypothalamus puis l'hypophyse réagissent aux fortes concentrations sanguines d'œstrogènes et de progestérone: en effet, ces deux hormones agissent par rétroaction négative sur la production de Gn-RH, donc indirectement de FSH et de LH. Si les taux de FSH et de LH sont bas, un autre follicule ne peut être maturé et, d'autre part, le corps jaune régresse, avec pour conséquence la diminution de progestérone. Cette chute de progestérone, qui maintenait jusque là l'endomètre en phase sécrétoire, est responsable du démantèlement de la muqueuse utérine, c'est-à-dire des menstruations.
Après, selon Hippocrate, ces "larmes d'un utérus déçu", lorsque le corps jaune, producteur d'œstrogène et de progestérone, a disparu, la rétroinhibition de l'activité hypothalamo-hypophysaire s'arrête, la FSH puis la LH sont à nouveau produites, au cours d'un nouveau cycle.
Etant donné que les menstruations indiquent le moment où l'endomètre ne peut plus accepter l'implantation de l'embryon, il apparaît dès lors que la femme n'est pas enceinte.
3.4 De la nidation à la naissance
Les spermatozoïdes sont, une fois émis dans les voies génitales féminines, viables 100 h environ, c'est-à-dire 4 jours. L'ovule est fécondable entre le 14è et le 18è jour. La nidation éventuelle a lieu vers le 21è jour. A partir de ce moment, les cellules entourant l'embryon sécrètent une troisième gonadotropine: la gonadotropine chorionique humaine ou HCG (abréviation du terme anglais "human chorionic gonadotrophin"), qui empêche la dégénérescence du corps jaune et le stimule même à produire davantage de progestérone. Le chorion qui produit cette HCG est une membrane entourant l'embryon, et est un tissu d'origine embryonnaire. Si l'embryon venait à mourir, il n'entretiendrait donc plus son propre maintien dans l'endomètre et serait perdu lors d'une fausse-couche.
Plus tard, c'est le placenta, zone de mélange des tissus maternel et fœtal et région d'échange entre la mère et son enfant, qui reprendra à son compte la synthèse de HCG, puis même celle des œstrogènes et de la progestérone.
Pendant la grossesse, le fort taux d'œstrogènes empêche la maturation de tout autre follicule.
3.5 Test de grossesse
L'hormone chorionique gonadotrophique (ou HCG pour "Human chorionic gonadotrophin") est excrétée dans l'urine de la femme enceinte à partir du huitième jour de la grossesse environ, et l'excrétion atteint un sommet vers la huitième semaine. Le taux d'HCG décroît de façon marquée durant les quatrième et cinquième mois, puis se stabilise jusqu'à la naissance.
L'excrétion d'HCG dans l'urine sert de base à la plupart des diagnostics biologiques de la grossesse effectués à domicile. On peut aussi déceler la présence d'HCG dans le sang à l'aide d'une analyse en laboratoire avant même qu'un retard de règles, faisant penser à un début de grossesse, ne se soit manifesté.
