Régulation hormonale chez l'homme — axe hypothalamo-hypophyso-testiculaire

La spermatogenèse se déroule dans l'épithélium des tubes séminifères. Les spermatocytes I y subissent la méiose ($2n \to n$), puis la spermiogenèse forme les spermatozoïdes. Cette production est soutenue par la testostérone : les cellules de Leydig (interstitielles) secrètent de la testostérone, captée via l'ABP des cellules de Sertoli par les cellules germinales. $\boxed{\text{tubes séminifères, méiose ; Leydig} \to \text{testostérone}}$.

Deux différences majeures. (1) Rythme : l'ovogenèse, dans l'ovaire, est discontinue et cyclique (blocages en prophase I puis en métaphase II) ; la spermatogenèse, dans les tubes séminifères, est continue dès la puberté. (2) Rendement : l'ovogenèse produit un seul ovocyte fécondable (+ globules polaires) contre quatre spermatozoïdes par méiose. Chez la femme, le follicule mûr (avant ovulation) contient l'ovocyte II bloqué en métaphase II — structure propre au cycle ovarien, absente chez l'homme. $\boxed{\text{cyclique/1 vs continue/4}}$.

1. Idée : une hormone se fixe sur les cellules qui portent ses récepteurs, ses cellules cibles. H1 se fixe sur les cellules du tissu interstitiel, les cellules de Leydig : H1 est la LH. H2 se fixe sur les grandes cellules de la paroi du tube, les cellules de Sertoli : H2 est la FSH.

2. D'après le document 2, H1 est sécrétée de façon pulsatile : 5 pics en 8 heures, un toutes les 1,5 heure, entre 1 et 3,4 ng/mL. La testostérone présente aussi 5 pics, entre 4 et 6,6 ng/mL, et chacun suit un pic de H1 d'environ 0,5 heure. Chaque décharge de LH est donc suivie d'une décharge de testostérone : la LH hypophysaire stimule la sécrétion de testostérone par les cellules de Leydig. La pulsatilité de la LH reflète celle de la GnRH hypothalamique.

3. L'anticorps neutralise la LH : les cellules de Leydig ne sont plus stimulées et la testostéronémie baisse. La spermatogenèse, qui exige une forte concentration de testostérone dans le tube, ralentit. La baisse de la testostérone lève son rétrocontrôle négatif : l'hypothalamus et l'hypophyse augmentent leurs sécrétions de GnRH et de LH, mais cette LH reste neutralisée par l'anticorps.

1. a : 3 pulses de LH en 6 heures (un toutes les 2 heures), entre 0,8 et 2,4 ng/mL ; FSH basse, entre 1,4 et 1,9 ng/mL. b, après castration : la fréquence des pulses de LH double (6 pulses, un par heure), leur amplitude augmente (de 2,2 à 6,2 ng/mL) et la FSH est environ trois fois plus élevée (4,6 à 5,8 ng/mL). c, après les extraits : les tracés reviennent à ceux de a (3 pulses de 0,9 à 2,6 ng/mL, FSH entre 1,5 et 2 ng/mL).

2. Idée : une ablation qui fait monter une sécrétion révèle un frein ; l'injection qui le rétablit dit sa nature et sa voie. La castration augmente la sécrétion de LH et de FSH : les testicules exercent un rétrocontrôle négatif sur l'hypophyse ; l'accélération des pulses montre que l'hypothalamus, qui rythme la GnRH, est lui aussi freiné. Des extraits de testicules injectés dans le sang suffisent à rétablir le frein : il est exercé par des substances chimiques transportées par le sang, des hormones testiculaires (testostérone, inhibine).

3. Castrer un rat, puis lui greffer un fragment de testicule sous la peau (ou sous la capsule du rein), lieu vascularisé mais sans connexion nerveuse avec l'hypophyse : si la LH et la FSH reviennent aux valeurs de a, le testicule agit par voie sanguine. Témoin : la greffe d'un autre tissu (muscle) laisse les tracés de b. Autre protocole : la parabiose, qui relie la circulation sanguine d'un rat castré à celle d'un rat normal.

1. Avant les injections, LH (2 ng/mL), FSH (3 ng/mL) et spermatozoïdes (60 millions/mL) sont constants. Pendant les injections, la LH ne varie pas, alors que la FSH tombe à 1 ng/mL en quelques jours et y reste ; après l'arrêt, au 45e jour, la FSH remonte à 3 ng/mL en une dizaine de jours. S inhibe sélectivement la sécrétion de FSH, sans agir sur celle de LH.

2. Idée : la FSH agit en amont de la production, sur les cellules de Sertoli qui accompagnent la lignée. Les spermatozoïdes présents au début des injections proviennent de cellules déjà engagées dans leur différenciation. La baisse de la FSH réduit l'activité des cellules de Sertoli ; moins de cellules germinales achèvent leur évolution, et le déficit n'apparaît dans le sperme qu'après le temps nécessaire pour que ces cellules atteignent le stade spermatozoïde (baisse à partir du 32e jour, minimum d'environ 20 millions/mL vers le 57e jour). Pour la même raison, la remontée de la FSH après le 45e jour ne se traduit qu'avec retard par la remontée des spermatozoïdes.

3. Le milieu des cellules de Sertoli abaisse la FSH libérée à 35 % sans changer la LH (100 %) : ces cellules sécrètent une substance qui a exactement l'effet de S. S est l'inhibine, sécrétée par les cellules de Sertoli. Le milieu des cellules de Leydig abaisse surtout la LH (40 %, contre 85 % pour la FSH) : il contient la testostérone, qui freine principalement la LH.

4. La testostérone freinerait la sécrétion de LH, comme le montre le milieu des cellules de Leydig ; or S laisse la LH inchangée. S n'est donc pas la testostérone.

1. Chez l'athlète sous anabolisants, la LH (0,3 contre 4,5 mUI/mL) et la FSH (0,4 contre 5 mUI/mL) sont effondrées, à moins de 10 % des valeurs du témoin ; chaque testicule mesure 11 mL contre 20 mL, soit 45 % de moins ; la concentration des spermatozoïdes n'est que de 2 millions/mL contre 70 : oligospermie sévère.

2. Idée : l'organisme ne distingue pas l'anabolisant de sa propre testostérone : il en subit le rétrocontrôle. Présents en permanence dans le sang, les anabolisants exercent un rétrocontrôle négatif sur l'hypothalamus et l'hypophyse : les sécrétions de GnRH, de LH et de FSH chutent. Sans LH, les cellules de Leydig ne sont plus stimulées et la testostérone produite dans le testicule s'effondre ; sans FSH, les cellules de Sertoli ne soutiennent plus la lignée. La spermatogenèse, qui exige FSH et une forte concentration locale de testostérone, s'arrête presque : les tubes séminifères et les testicules s'atrophient et l'athlète devient stérile, alors que ses muscles et ses caractères sexuels, alimentés par l'anabolisant sanguin, restent développés.

3. Huit mois après l'arrêt, l'anabolisant a été éliminé : le rétrocontrôle négatif est levé. La LH (3,8 mUI/mL) et la FSH (4,1 mUI/mL) remontent et stimulent de nouveau les cellules de Leydig et de Sertoli : le volume testiculaire (17 mL) et la concentration des spermatozoïdes (38 millions/mL) remontent. La récupération reste incomplète, car plusieurs spermatogenèses successives, d'environ 74 jours chacune, sont nécessaires.

4. Schéma fonctionnel (flèches pleines : stimulation ; ⊖ : inhibition) :

• anabolisant (sang) ⊖ fort sur l'hypothalamus et sur l'hypophyse ; anabolisant → muscles et caractères sexuels ;
• hypothalamus → GnRH très faible → hypophyse ;
• hypophyse → LH très faible → cellules de Leydig → testostérone testiculaire très faible ;
• hypophyse → FSH très faible → cellules de Sertoli → ABP et inhibine faibles ;
• cellules germinales : spermatogenèse presque arrêtée → oligospermie, stérilité.