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Oogenèse chez les mammifères

L’ovulation de l’œuf de mammifère suit l’un des deux schémas de base, selon l’espèce. Un type d’ovulation est stimulé par l’acte de copulation. La stimulation physique du col de l’utérus déclenche la libération de gonadotrophines par l’hypophyse. Ces gonadotrophines signalent à l’œuf de reprendre la méiose et de déclencher les événements qui l’expulseront de l’ovaire. Ce mécanisme garantit que la plupart des copulations aboutiront à des ovules fécondés, et les animaux qui utilisent cette méthode d’ovulation – les lapins et les visons – ont la réputation de réussir leur procréation.

La plupart des mammifères ont cependant un schéma d’ovulation périodique dans lequel la femelle n’ovule qu’à des moments précis de l’année. Cette période d’ovulation est appelée œstrus (ou son équivalent anglais, «chaleur»). Dans ces cas, des signaux environnementaux, notamment la quantité et le type de lumière pendant la journée, stimulent l’hypothalamus pour qu’il libère un facteur de libération de gonadotrophine. l’hypophyse pour libérer ses gonadotrophines – hormone folliculo-stimulante (FSH) et hormone lutéinisante (LH) – qui font proliférer les cellules folliculaires et sécrètent des œstrogènes. L’œstrogène pénètre dans certains neurones et évoque le modèle de comportement d’accouplement caractéristique de l’espèce. Les gonadotrophines stimulent également la croissance folliculaire et amorcent l’ovulation. Ainsi, l’œstrus et l’ovulation se produisent rapprochés.

Les humains ont une variation sur le thème de l’ovulation périodique. aucun œstrus annuel définitif, la majeure partie de la physiologie de la reproduction humaine est partagée avec d’autres primates. La périodicité caractéristique des primates dans la maturation et la libération des ovules est calle d le cycle menstruel car il entraîne l’effusion périodique de sang et de tissu endothélial de l’utérus à intervalles mensuels. * Le cycle menstruel représente l’intégration de trois cycles très différents: (1) le cycle ovarien, dont la fonction est de mûrir et libérer un ovocyte, (2) le cycle utérin, dont la fonction est de fournir l’environnement approprié pour le blastocyste en développement, et (3) le cycle cervical, dont la fonction est de permettre aux spermatozoïdes d’entrer dans l’appareil reproducteur féminin uniquement à le moment opportun. Ces trois fonctions sont intégrées par les hormones de l’hypophyse, de l’hypothalamus et de l’ovaire.

La majorité des ovocytes chez l’adulte les ovaires humains sont maintenus au stade diplotène prolongé de la première prophase méiotique (souvent appelée état de dictyat). Chaque ovocyte est enveloppé par un follicule primordial constitué d’une seule couche de cellules épithéliales de la granulosa et d’une couche moins organisée de cellules thécales mésenchymateuses (Figure 19.29). Périodiquement, un groupe de follicules primordiaux entre dans une phase de croissance folliculaire. Pendant ce temps, l’ovocyte subit une augmentation de volume de 500 fois (correspondant à une augmentation du diamètre de l’ovocyte de 10 μm dans un follicule primordial à 80 μm dans un follicule complètement développé). La croissance des ovocytes est associée à une augmentation du nombre de cellules de la granulosa folliculaire, qui forment des couches concentriques autour de l’ovocyte. Cette prolifération des cellules de la granulosa est médiée par un facteur paracrine, GDF9, membre de la famille TGF-β (Dong et al. 1996). Tout au long de cette période de croissance, l’ovocyte reste au stade de la dictature. Le follicule complètement développé contient ainsi un gros ovocyte entouré de plusieurs couches de cellules de la granulosa. La plus interne de ces cellules restera avec l’ovule ovulé, formant le cumulus, qui entoure l’ovule dans l’oviducte. De plus, lors de la croissance du follicule, un antrum (cavité) se forme, qui se remplit d’un mélange complexe de protéines, d’hormones et d’autres molécules. Tout comme l’ovocyte en maturation synthétise des facteurs paracrines qui permettent aux cellules folliculaires de proliférer, les cellules folliculaires sécrètent des facteurs de croissance et de différenciation (TGF-β2, VEGF, leptine, FGF2) qui permettent à l’ovocyte de se développer et qui amènent les vaisseaux sanguins dans la région folliculaire (Antczak et al. 1997).

À tout moment, un petit groupe de follicules mûrit. Cependant, après avoir progressé jusqu’à un certain stade, la plupart des ovocytes et leurs follicules meurent. Pour survivre, le follicule doit être exposé aux hormones gonadotropes et, «attraper la vague» au bon moment, doit le chevaucher jusqu’à son maximum.Ainsi, pour que la maturation des ovocytes se produise, le follicule doit être à un certain stade de développement lorsque les vagues de gonadotrophine se produisent.

Le premier jour des saignements vaginaux est considéré comme le jour 1 du cycle menstruel ( Figure 19.30). Ce saignement représente la desquamation du tissu endométrial et des vaisseaux sanguins qui auraient aidé à l’implantation du blastocyste. Dans la première partie du cycle (appelée phase proliférative ou folliculaire), l’hypophyse commence à sécréter des quantités de plus en plus importantes de FSH. Tous les follicules en cours de maturation qui ont atteint un certain stade de développement répondent à cette hormone par une croissance et une prolifération cellulaires supplémentaires. La FSH induit également la formation de récepteurs LH sur les cellules de la granulosa. Peu de temps après cette période de croissance initiale du follicule, l’hypophyse commence à sécréter de la LH. En réponse à LH, le bloc méiotique dictyate est rompu. Les membranes nucléaires des ovocytes compétents se décomposent et les chromosomes s’assemblent pour subir la première division méiotique. Un ensemble de chromosomes est conservé à l’intérieur de l’ovocyte et l’autre se retrouve dans le petit corps polaire. Les deux sont enfermés par la zona pellucida, qui a été synthétisée par l’ovocyte en croissance. C’est à ce stade que l’ovule sera ovulé.

Les deux gonadotrophines, agissant ensemble, provoquent le follicule cellules pour produire des quantités croissantes d’œstrogènes, qui a au moins cinq activités majeures dans la régulation de la progression ultérieure du cycle menstruel:

Il provoque la prolifération de l’endomètre utérin et son enrichissement en vaisseaux sanguins.

Il provoque un amincissement de la glaire cervicale, permettant ainsi aux spermatozoïdes d’entrer dans les parties internes de l’appareil reproducteur.

Il provoque une augmentation du nombre de récepteurs FSH sur les cellules de la granulosa du des follicules matures (Kammerman et Ross 1975) tout en amenant l’hypophyse à abaisser sa production de FSH. Il stimule également les cellules de la granulosa à sécréter l’inhibine de l’hormone peptidique, qui supprime également la sécrétion hypophysaire de FSH (Rivier et al. 1986; Woodruff et al. 1988).

À de faibles concentrations, il inhibe la production de LH, mais à des concentrations élevées, il le stimule.

À des concentrations très élevées et sur de longues durées, les œstrogènes interagissent avec l’hypothalamus, l’amenant à sécréter un facteur de libération de gonadotrophines.

À mesure que les niveaux d’œstrogènes augmentent en raison de la production folliculaire, les niveaux de FSH diminuent. Les niveaux de LH, cependant, continuent d’augmenter à mesure que davantage d’œstrogènes sont sécrétés. Au fur et à mesure que les œstrogènes continuent d’être produits (jours 7 à 10), les cellules de la granulosa continuent de croître. À partir du jour 10, la sécrétion d’œstrogènes augmente fortement. Cette hausse est suivie à mi-cycle d’une énorme poussée de LH et d’une plus petite rafale de FSH. Des expériences avec des singes femelles ont montré que l’exposition de l’hypothalamus à plus de 200 pg d’œstrogène par millilitre de sang pendant plus de 50 heures entraîne la sécrétion hypothalamique de facteur de libération de gonadotrophine. Ce facteur provoque la libération ultérieure de FSH et de LH de l’hypophyse. Dans les 10 à 12 heures suivant le pic de gonadotrophine, l’ovule est ovulé (Figure 19.31; Garcia et al. 1981).

Bien que le mécanisme détaillé de l’ovulation ne soit pas encore connu, l’expulsion physique de l’ovocyte mature du follicule semble être due à un Augmentation induite par la LH de la collagénase, de l’activateur du plasminogène et de la prostaglandine dans le follicule (Lemaire et al. 1973). L’ARNm de l’activateur du plasminogène est en sommeil dans le cytoplasme de l’ovocyte. La LH fait que ce message est polyadénylé et traduit en cette puissante protéase (Huarte et al. 1987). Les prostaglandines peuvent provoquer des contractions localisées dans les muscles lisses de l’ovaire et peuvent également augmenter le débit d’eau des capillaires ovariens, augmentant la pression du liquide dans l’antre (Diaz-Infante et al. 1974; Koos et Clark 1982). Si la synthèse ovarienne des prostaglandines est inhibée, l’ovulation n’a pas lieu. De plus, la collagénase et la protéase activatrice du plasminogène relâchent et digèrent la matrice extracellulaire du follicule (Beers et al. 1975; Downs et Longo 1983). Le résultat de la LH est donc une augmentation de la pression folliculaire couplée à la dégradation de la paroi du follicule. Un trou est digéré à travers lequel l’ovule peut éclater.

Après l’ovulation, la phase lutéale du cycle menstruel commence.Les cellules restantes du follicule rompu, sous l’influence continue de la LH, deviennent le corps jaune. (Ils sont capables de répondre à cette LH parce que la poussée de FSH les stimule à développer encore plus de récepteurs de LH.) Le corps jaune sécrète de l’œstrogène, mais sa sécrétion prédominante est la progestérone. Cette hormone stéroïde circule dans l’utérus, où elle complète le travail de préparation du tissu utérin pour l’implantation du blastocyste, stimulant la croissance de la paroi utérine et de ses vaisseaux sanguins. Le blocage du récepteur de la progestérone avec le stéroïde synthétique mifépristone (RU486) empêche l’épaississement de la paroi utérine et empêche l’implantation d’un blastocyste † (Couzinet et al.1986; Greb et al.1999). La progestérone inhibe également la production de FSH, empêchant ainsi la maturation de plus de follicules et d’ovules. (Pour cette raison, une combinaison d’œstrogènes et de progestérone a été utilisée dans les pilules contraceptives. La croissance et la maturation de nouveaux ovules sont empêchées tant que la FSH est inhibée.)

Si l’ovule n’est pas fécondé, le corps jaune dégénère, la sécrétion de progestérone cesse et la paroi utérine est mouillée. Avec la baisse des taux sériques de progestérone, l’hypophyse sécrète à nouveau la FSH et le cycle est renouvelé. Cependant, en cas de fécondation, le trophoblaste sécrète une nouvelle hormone, la lutéotropine, qui fait que le corps jaune reste actif et que les taux sériques de progestérone restent élevés. Ainsi, le cycle menstruel permet la maturation et l’ovulation périodiques des ovules humains et permet à l’utérus de se développer périodiquement en un organe capable de nourrir un organisme en développement pendant 9 mois.

L’ovule et le sperme mourront tous les deux s’ils ne se rencontrent pas. Nous sommes maintenant revenus là où nous avons commencé: le décor est planté pour que la fertilisation ait lieu. Comme F. R. Lillie l’a reconnu en 1919, «Les éléments qui s’unissent sont des cellules uniques, chacune sur le point de mourir; mais par leur union se forme un individu rajeuni, qui constitue un lien dans le processus éternel de la Vie.