43.3 : Anatomie de la reproduction humaine et gamétogenèse
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Compétences à développer
- Décrire les anatomies reproductives des hommes et des femmes
- Discutez de la réponse sexuelle humaine
- Décrivez la spermatogenèse et l'ovogenèse et discutez de leurs différences et
À mesure que les animaux devenaient plus complexes, des organes et des systèmes d'organes spécifiques se sont développés pour soutenir des fonctions spécifiques de l'organisme. Les structures reproductrices qui se sont développées chez les animaux terrestres permettent aux mâles et aux femelles de s'accoupler, de se fertiliser à l'intérieur et de soutenir la croissance et le développement de la progéniture.
Anatomie reproductive humaine
Les tissus reproducteurs des hommes et des femmes se développent de la même manière in utero jusqu'à ce qu'un faible taux de testostérone soit libéré par les gonades mâles. La testostérone amène les tissus non développés à se différencier en organes sexuels masculins. Lorsque la testostérone est absente, les tissus se transforment en tissus sexuels féminins. Les gonades primitives deviennent des testicules ou des ovaires. Les tissus qui produisent un pénis chez les hommes produisent un clitoris chez les femmes. Le tissu qui deviendra le scrotum chez un homme devient les lèvres d'une femme, c'est-à-dire que ce sont des structures homologues.
Anatomie reproductive masculine
Dans l'appareil reproducteur masculin, le scrotum abrite les testicules ou testicules (singulier : testicule), permettant notamment le passage des vaisseaux sanguins, des nerfs et des muscles liés à la fonction testiculaire. Les testicules sont une paire d'organes reproducteurs mâles qui produisent des spermatozoïdes et certaines hormones reproductives. Chaque testicule mesure environ 2,5 cm sur 3,8 cm (1,5 sur 1 po) et est divisé en lobules cunéiformes par du tissu conjonctif appelé septa. Des tubules séminifères qui produisent du sperme sont enroulés dans chaque coin.
Les spermatozoïdes sont immobiles à la température corporelle ; par conséquent, le scrotum et le pénis sont extérieurs au corps, comme l'illustre la figure,\(\PageIndex{1}\) afin de maintenir une température appropriée pour la motilité. Chez les mammifères terrestres, la paire de testicules doit être suspendue à l'extérieur du corps à une température inférieure d'environ 2 ° C à la température corporelle pour produire des spermatozoïdes viables. L'infertilité peut survenir chez les mammifères terrestres lorsque les testicules ne descendent pas par la cavité abdominale au cours du développement du fœtus.
Art Connection
Laquelle des affirmations suivantes concernant le système reproducteur masculin est fausse ?
- Le canal déférent transporte les spermatozoïdes des testicules vers le pénis.
- Les spermatozoïdes arrivent à maturité dans les tubules séminifères des testicules.
- La prostate et les glandes bulbo-urétrales produisent des composants du sperme.
- La prostate est située dans les testicules.
Les spermatozoïdes arrivent à maturité dans des tubules séminifères qui s'enroulent à l'intérieur des testicules, comme illustré à la figure\(\PageIndex{1}\). Les parois des tubules séminifères sont constituées de spermatozoïdes en développement, les spermatozoïdes les moins développés se trouvant à la périphérie du tubule et les spermatozoïdes complètement développés dans la lumière. Les spermatozoïdes sont mélangés à des cellules « nourricières » appelées cellules de Sertoli, qui protègent les cellules germinales et favorisent leur développement. Les autres cellules mélangées à la paroi des tubules sont les cellules interstitielles de Leydig. Ces cellules produisent des niveaux élevés de testostérone une fois que le mâle atteint l'adolescence.
Lorsque les spermatozoïdes ont développé des flagelles et sont presque arrivés à maturité, ils quittent les testicules et pénètrent dans l'épididyme, comme le montre la figure\(\PageIndex{1}\). Cette structure ressemble à une virgule et se trouve le long des parties supérieure et postérieure des testicules ; c'est le site de maturation des spermatozoïdes. Les spermatozoïdes quittent l'épididyme et pénètrent dans le canal déférent (ou canal déférent), qui transporte les spermatozoïdes derrière la vessie et forme le canal éjaculateur avec le canal issu des vésicules séminales. Lors d'une vasectomie, une section du canal déférent est retirée, ce qui empêche le sperme de sortir du corps lors de l'éjaculation et empêche la fécondation.
Le sperme est un mélange de sécrétions de spermatozoïdes et de canaux spermatiques (environ 10 % du total) et de liquides provenant de glandes accessoires qui fournissent la majeure partie du volume du sperme. Les spermatozoïdes sont des cellules haploïdes constituées d'un flagelle servant de queue, d'un col contenant les mitochondries productrices d'énergie de la cellule et d'une tête contenant le matériel génétique. La figure\(\PageIndex{2}\) montre une micrographie du sperme humain ainsi qu'un schéma des parties du sperme. Un acrosome se trouve au sommet de la tête du sperme. Cette structure contient des enzymes lysosomales qui peuvent digérer les enveloppes protectrices qui entourent l'ovule pour aider le sperme à pénétrer et à féconder l'ovule. Un éjaculat contiendra de deux à cinq millilitres de liquide avec de 50 à 120 millions de spermatozoïdes par millilitre.
La majeure partie du sperme provient des glandes accessoires associées à l'appareil reproducteur masculin. Ce sont les vésicules séminales, la prostate et la glande bulbourétrale, qui sont toutes illustrées sur la Figure\(\PageIndex{1}\). Les vésicules séminales sont une paire de glandes situées le long de la bordure postérieure de la vessie. Les glandes produisent une solution épaisse, jaunâtre et alcaline. Comme les spermatozoïdes ne sont mobiles que dans un environnement alcalin, un pH basique est important pour inverser l'acidité de l'environnement vaginal. La solution contient également du mucus, du fructose (un nutriment mitochondrial du sperme), une enzyme coagulante, de l'acide ascorbique et des hormones locales appelées prostaglandines. Les glandes à vésicules séminales représentent 60 pour cent de la majeure partie du sperme.
Le pénis, illustré sur la figure\(\PageIndex{1}\), est un organe qui draine l'urine de la vessie rénale et fonctionne comme un organe copulateur pendant les rapports sexuels. Le pénis contient trois tubes de tissu érectile qui traversent l'organe. Il s'agit d'une paire de tubes sur la face dorsale, appelés corps caverneux, et d'un seul tube de tissu sur la face ventrale, appelé corps spongieux. Ce tissu sera engorgé de sang, se dressera et se durcira, en préparation des rapports sexuels. L'organe est inséré dans le vagin et culmine par une éjaculation. Pendant les rapports sexuels, les sphincters des muscles lisses situés à l'ouverture de la vessie rénale se ferment et empêchent l'urine de pénétrer dans le pénis. L'orgasme est un processus en deux étapes : d'abord, les glandes et les organes accessoires connectés aux testicules se contractent, puis le sperme (contenant du sperme) est expulsé par l'urètre lors de l'éjaculation. Après un rapport sexuel, le sang s'écoule du tissu érectile et le pénis devient flasque.
La prostate en forme de noix entoure l'urètre, la connexion à la vessie. Il possède une série de canaux courts qui se connectent directement à l'urètre. La glande est un mélange de muscles lisses et de tissu glandulaire. Le muscle fournit une grande partie de la force nécessaire à l'éjaculation. Le tissu glandulaire produit un liquide laiteux fin qui contient du citrate (un nutriment), des enzymes et de l'antigène prostatique spécifique (PSA). Le PSA est une enzyme protéolytique qui aide à liquéfier l'éjaculat plusieurs minutes après sa libération par le mâle. Les sécrétions de la prostate représentent environ 30 pour cent de la majeure partie du sperme.
La glande bulbourétrale, ou glande de Cowper, libère sa sécrétion avant la libération de la majeure partie du sperme. Il neutralise tout résidu d'acide dans l'urètre laissé par l'urine. Cela représente généralement quelques gouttes de liquide dans l'éjaculat total et peut contenir quelques spermatozoïdes. Le retrait du pénis du vagin avant l'éjaculation pour prévenir une grossesse peut ne pas fonctionner si des spermatozoïdes sont présents dans les sécrétions des glandes bulbo-urétrales. L'emplacement et les fonctions des organes reproducteurs mâles sont résumés dans le tableau\(\PageIndex{1}\).
| Orgue | Endroit | Fonction |
|---|---|---|
| Scrotum | Externe | Portez et soutenez les testicules |
| pénis | Externe | Livrer de l'urine, organe copulant |
| Testicules | Interne | Produire du sperme et des hormones mâles |
| Vésicules séminales | Interne | Contribuer à la production de sperme |
| Glande prostatique | Interne | Contribuer à la production de sperme |
| Glandes bulbo-urétrales | Interne | Nettoyer l'urètre à l'éjaculation |
Anatomie reproductive féminine
Un certain nombre de structures reproductrices se trouvent à l'extérieur du corps de la femelle. Il s'agit notamment des seins et de la vulve, qui comprennent le mons pubis, le clitoris, les grandes lèvres, les petites lèvres et les glandes vestibulaires, tous illustrés sur la figure\(\PageIndex{3}\). L'emplacement et les fonctions des organes reproducteurs féminins sont résumés dans le tableau\(\PageIndex{2}\). La vulve est une zone associée au vestibule qui comprend les structures présentes dans la région inguinale (aine) des femmes. Le mons pubis est une zone graisseuse ronde qui recouvre la symphyse pubienne. Le clitoris est une structure à tissu érectile qui contient un grand nombre de nerfs sensoriels et sert de source de stimulation pendant les rapports sexuels. Les grandes lèvres sont une paire de plis de tissu allongés qui s'étendent vers l'arrière à partir du mons pubis et entourent les autres composants de la vulve. Les grandes lèvres proviennent du même tissu qui produit le scrotum chez l'homme. Les petites lèvres sont de minces plis de tissu situés au centre des grandes lèvres. Ces lèvres protègent les ouvertures du vagin et de l'urètre. Le mons pubis et la partie antérieure des grandes lèvres se couvrent de poils pendant l'adolescence ; les petites lèvres sont glabres. Les grandes glandes vestibulaires se trouvent sur les côtés de l'ouverture vaginale et assurent la lubrification pendant les rapports sexuels.
| Orgue | Endroit | Fonction |
|---|---|---|
| Clitoris | Externe | Organe sensoriel |
| Mons pubis | Externe | Zone graisseuse recouvrant l'os pubien |
| Grandes lèvres | Externe | Couvre les petites lèvres |
| Petites lèvres | Externe | Couvre le vestibule |
| Grandes glandes vestibulaires | Externe | Sécrète du mucus ; lubrifie le vagin |
| Sein | Externe | Produire et livrer du lait |
| Ovaires | Interne | Transporter et développer des œufs |
| Oviductes (trompes de Fallope) | Interne | Transporter l'œuf vers l'utérus |
| L'utérus | Interne | Soutenir l'embryon |
| Le vagin | Interne | Tube commun pour les rapports sexuels, le canal génital, le flux menstruel |
Les seins sont constitués de glandes mammaires et de graisse. La taille du sein est déterminée par la quantité de graisse déposée derrière la glande. Chaque glande se compose de 15 à 25 lobes dont les canaux se vident au niveau du mamelon et qui fournissent à l'enfant allaité un lait riche en nutriments et en anticorps pour favoriser son développement et protéger l'enfant.
Les structures reproductrices internes de la femme comprennent les ovaires, les oviductes, l'utérus et le vagin, comme le montre la figure\(\PageIndex{3}\). La paire d'ovaires est maintenue en place dans la cavité abdominale par un système de ligaments. Les ovaires sont constitués d'une médulla et d'un cortex : la moelle contient des nerfs et des vaisseaux sanguins qui alimentent le cortex en nutriments et éliminent les déchets. Les couches externes des cellules du cortex sont les parties fonctionnelles des ovaires. Le cortex est composé de cellules folliculaires qui entourent les ovules qui se développent au cours du développement du fœtus in utero. Pendant la période menstruelle, un lot de cellules folliculaires se développe et prépare les ovules à être libérés. Lors de l'ovulation, un follicule se rompt et un ovule est libéré, comme illustré à la figure\(\PageIndex{4}\).
Les oviductes, ou trompes de Fallope, s'étendent de l'utérus dans la cavité abdominale inférieure aux ovaires, mais ils ne sont pas en contact avec les ovaires. Les extrémités latérales des oviductes s'évasent pour former une structure semblable à une trompette et présentent une frange de saillies en forme de doigts appelées fimbriae, illustrées sur la figure\(\PageIndex{4}\). Lorsqu'un ovule est libéré lors de l'ovulation, les fimbrae aident l'ovule immobile à pénétrer dans le tube et à passer dans l'utérus. Les parois des oviductes sont ciliées et se composent principalement de muscles lisses. Les cils battent vers le milieu et le muscle lisse se contracte dans la même direction, déplaçant l'ovule vers l'utérus. La fécondation a généralement lieu dans les oviductes et l'embryon en développement est déplacé vers l'utérus pour se développer. Il faut généralement une semaine à l'ovule ou à l'embryon pour traverser l'oviducte. La stérilisation chez la femme est appelée ligature des trompes ; elle est analogue à la vasectomie chez l'homme en ce sens que les oviductes sont sectionnés et scellés.
L'utérus est une structure de la taille du poing d'une femme. Il est recouvert d'un endomètre riche en vaisseaux sanguins et en glandes muqueuses. L'utérus soutient le développement de l'embryon et du fœtus pendant la gestation. La partie la plus épaisse de la paroi de l'utérus est constituée de muscles lisses. Les contractions du muscle lisse de l'utérus aident le bébé à passer par le vagin pendant l'accouchement. Une partie de la paroi de l'utérus se détache à chaque période menstruelle, puis s'accumule à nouveau en vue de l'implantation. Une partie de l'utérus, appelée col de l'utérus, fait saillie dans le haut du vagin. Le col de l'utérus fait office de canal génital.
Le vagin est un tube musculaire qui sert à plusieurs fins. Il permet au flux menstruel de quitter le corps. C'est le réceptacle du pénis pendant les rapports sexuels et le vaisseau pour la naissance de la progéniture. Il est recouvert de cellules épithéliales squameuses stratifiées pour protéger le tissu sous-jacent.
Réponse sexuelle pendant les rapports sexuels
La réponse sexuelle chez l'homme est à la fois psychologique et physiologique. Les deux sexes éprouvent une excitation sexuelle grâce à une stimulation psychologique et physique. La réponse sexuelle comporte quatre phases. Au cours de la première phase, appelée excitation, la vasodilatation entraîne une vasocongestion des tissus érectiles chez les hommes et les femmes. Les mamelons, le clitoris, les lèvres et le pénis sont engorgés de sang et s'enflamment. Les sécrétions vaginales sont libérées pour lubrifier le vagin afin de faciliter les rapports sexuels. Au cours de la deuxième phase, appelée plateau, la stimulation se poursuit, le tiers externe de la paroi vaginale s'élargit avec le sang et la respiration et le rythme cardiaque augmentent.
Au cours de la troisième phase, ou orgasme, des contractions musculaires rythmiques et involontaires se produisent chez les deux sexes. Chez l'homme, les glandes et les tubules accessoires à la reproduction se contractent en plaçant le sperme dans l'urètre, puis l'urètre se contracte, expulsant le sperme par le pénis. Chez la femme, l'utérus et les muscles vaginaux se contractent par vagues qui peuvent durer un peu moins d'une seconde chacune. Au cours de la phase quatre, ou résolution, les processus décrits dans les trois premières phases s'inversent et reviennent à leur état normal. Les hommes connaissent une période réfractaire au cours de laquelle ils ne peuvent pas maintenir une érection ou éjaculer pendant une période allant de quelques minutes à quelques heures.
Gamétogenèse (spermatogenèse et ovogenèse)
La gamétogenèse, c'est-à-dire la production de spermatozoïdes et d'ovules, se fait par le biais du processus de méiose. Au cours de la méiose, deux divisions cellulaires séparent les chromosomes appariés du noyau, puis séparent les chromatides produites à un stade antérieur du cycle de vie de la cellule. La méiose produit des cellules haploïdes, la moitié de chaque paire de chromosomes se trouvant normalement dans les cellules diploïdes. La production de spermatozoïdes est appelée spermatogenèse et la production d'ovules est appelée ovogenèse.
Permatogénèse
La spermatogenèse, illustrée sur la figure\(\PageIndex{5}\), se produit dans la paroi des tubules séminifères, avec des cellules souches à la périphérie du tube et les spermatozoïdes à la lumière du tube. Immédiatement sous la capsule du tubule se trouvent des cellules diploïdes indifférenciées. Ces cellules souches, appelées spermatogonie (singulier : spermatagonium), passent par une mitose, l'une des progénitures se différenciant en spermatozoïdes et l'autre donnant naissance à la génération suivante de spermatozoïdes.
La méiose commence par une cellule appelée spermatocyte primaire. À la fin de la première division méiotique, une cellule haploïde est produite, appelée spermatocyte secondaire. Cette cellule est haploïde et doit subir une autre division cellulaire méiotique. La cellule produite à la fin de la méiose est appelée spermatide et lorsqu'elle atteint la lumière du tubule et développe un flagelle, elle est appelée spermatozoïde. Quatre spermatozoïdes proviennent de chaque spermatocyte primaire qui subit une méiose.
Les cellules souches se déposent pendant la gestation et sont présentes à la naissance jusqu'au début de l'adolescence, mais à l'état inactif. À l'adolescence, les hormones gonadotropes de l'hypophyse antérieure provoquent l'activation de ces cellules et la production de spermatozoïdes viables. Cela se poursuit jusqu'à un âge avancé.
Lien vers l'apprentissage
Visitez ce site pour voir le processus de la spermatogenèse.
Ovogenèse
L'ovogenèse, illustrée à la figure\(\PageIndex{6}\), se produit dans les couches les plus externes des ovaires. Comme pour la production de spermatozoïdes, l'ovogenèse commence par une cellule germinale, appelée oogonium (pluriel : oogonie), mais cette cellule subit une mitose pour augmenter en nombre, aboutissant finalement à environ un à deux millions de cellules dans l'embryon.
La cellule à l'origine de la méiose est appelée ovocyte primaire, comme le montre la figure\(\PageIndex{6}\). Cette cellule amorcera la première division méiotique et sera arrêtée dans sa progression au cours de la première phase de prophase. Au moment de la naissance, tous les futurs ovules sont en phase de prophase. À l'adolescence, les hormones hypophysaires antérieures provoquent le développement d'un certain nombre de follicules dans un ovaire. Il en résulte que l'ovocyte primaire termine la première division méiotique. La cellule se divise de manière inégale, la majeure partie du matériel cellulaire et des organites allant vers une cellule, appelée ovocyte secondaire, et un seul ensemble de chromosomes et une petite quantité de cytoplasme allant vers l'autre cellule. Cette seconde cellule est appelée corps polaire et meurt généralement. Un arrêt méiotique secondaire se produit, cette fois au stade de la métaphase II. Lors de l'ovulation, cet ovocyte secondaire sera libéré et se déplacera vers l'utérus par l'oviducte. Si l'ovocyte secondaire est fécondé, la cellule continue pendant la méiose II, produisant un second corps polaire et un ovule fécondé contenant les 46 chromosomes d'un être humain, dont la moitié provient du sperme.
La production d'ovules commence avant la naissance, s'arrête pendant la méiose jusqu'à la puberté, puis les cellules individuelles se poursuivent à chaque cycle menstruel. Chaque processus méiotique produit un œuf, les chromosomes et les chromatides supplémentaires pénétrant dans les corps polaires qui dégénèrent et sont réabsorbés par l'organisme.
Résumé
À mesure que les animaux devenaient plus complexes, des organes et des systèmes d'organes spécifiques se sont développés pour soutenir des fonctions spécifiques de l'organisme. Les structures reproductrices qui se sont développées chez les animaux terrestres permettent aux mâles et aux femelles de s'accoupler, de se fertiliser à l'intérieur et de soutenir la croissance et le développement de la progéniture. Des processus ont été développés pour produire des cellules reproductrices contenant exactement la moitié du nombre de chromosomes de chaque parent afin que les nouvelles combinaisons contiennent la quantité appropriée de matériel génétique. La gamétogenèse, c'est-à-dire la production de spermatozoïdes (spermatogenèse) et d'ovules (ovogenèse), s'effectue par le biais du processus de méiose.
Figure\(\PageIndex{1}\) : Laquelle des affirmations suivantes concernant l'appareil reproducteur masculin est fausse ?
- Le canal déférent transporte les spermatozoïdes des testicules vers le pénis.
- Les spermatozoïdes arrivent à maturité dans les tubules séminifères des testicules.
- La prostate et les glandes bulbo-urétrales produisent des composants du sperme.
- La prostate est située dans les testicules.
- Réponse
-
D
Lexique
- glande bulbo-urétrale
- sécrétion qui nettoie l'urètre avant l'éjaculation
- clitoris
- structure sensorielle chez les femmes ; stimulée lors de l'excitation sexuelle
- grandes lèvres
- grands plis de tissu recouvrant la région inguinale
- petites lèvres
- petits plis de tissu à l'intérieur des grandes lèvres
- ovogenèse
- procédé de production d'œufs haploïdes
- oviducte
- (également trompe de Fallope) tube musculaire reliant l'utérus à la région des ovaires
- pénis
- structure reproductrice masculine pour l'élimination de l'urine et la copulation
- glande prostatique
- structure qui est un mélange de tissu musculaire lisse et glandulaire et qui contribue à la production de sperme
- scrotum
- sac contenant les testicules ; extérieur du corps
- sperme
- mélange liquide de sperme et de matériaux de support
- vésicule séminale
- glande accessoire sécrétoire chez les mâles ; contribue à la production de sperme
- tubule séminifère
- site de production de sperme dans les testicules
- spermatogenèse
- processus de production de spermatozoïdes haploïdes
- testicules
- paire d'organes reproducteurs chez les mâles
- utérus
- environnement de développement de l'embryon et du fœtus
- vagin
- tube musculaire pour le passage du flux menstruel, la copulation et la naissance de la progéniture