La détermination du sexe

HORMONES ET DETERMINATION DU SEXE
VANDENBERGH John
Pour la Science n°311, septembre 2003

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MarcB 5 décembre 2006 à 13:01 (MET)
AurelieB 5 décembre 2006 à 13:02 (MET)

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Contexte Endocrinien

Les gonades produisent et secrètent trois grandes catégories d'hormones stéroides: les androgènes, les oestrogènes et les progéstines. Ces trois catégories se trouvent chez les mâles et les femelles en différentes proportions. Elaborés par les testicules des mâles et les ovaires des femelles, les stéroides gonadiques ont un effet sur la croissance et le développement, et assurent également la régulation des cycles et des comportements reproducteurs.
Les testicules synthétisent surtout des androgènes, la principale hormone de ce groupe étant la testostérone. De façon générale, les androgènes déclenchent la formation et la maturation du système reproducteur mâle et en assurent le fonctionnement. Les androgènes produits au début du développement embryonnaire déterminent si le foetus deviendra un individu mâle ou femelle. Chez l'Humain, à la puberté, les concentrations élevées d'androgènes provoquent l'apparition des caractères sexuels secondaires masculins, comme la pilosité et le timbre de la voix.
Les oestrogènes, dont le plus important est l'oestradiol, jouent un rôle semblable dans le fonctionnement du système reproducteur femelle et l'apparition des caractères sexuels secondaires féminins. Chez les mammifères, les fonctions des progestines, dont fait partie la progéstérone, ont surtout trait à la mise en place de la phase secrétoire du cycle utérin et à l'adaptation de l'utérus, qui assure la croissance et le développment de l'embryon.
La synthèse des oestrogènes et des androgènes se trouve sous la dépendance des gonadotrophines adénohypophysaires: l'hormone folliculostimulante (FSH) et l'hormone lutéinisante (LH). Les sécrétions de FSH et de LH sont elles-mêmes régies par l'hormone de libération hypothalamique nommée gonadolibérine.
Le système endocrinien est essentiel non seulement à la survie de l'individu, mais aussi à la propagation de l'espèce.

source: Livre de Biologie Campbell

La génétique intervient-elle seule dans la determination du sexe d'un individu?

Non, la génétique n'est pas le seul facteur de détermination. Par exemple chez les tortues, le sexe de l'animal est déterminé par la température à laquelle sont maintenus les oeufs. Chez les mammifères, les chromosomes X etY n'interviennent qu'au début de la détermination sexuelle et leur effet est modifié par des évènements qui ont lieu entre la fécondation et la maturité sexuelle, et qui influent sur l'anatomie, la physiologie et le comportement sexuel. L'environnement peut influer sur cette détemination au travers de la quantité d'hormones produites qui varie selon divers facteurs, tels que le stress, le régime alimentaire, la température ou encore la saison.

Quels sont les hormones sexuelles?

L'hormone sexuelle du mâle est la testotérone. Les hormones sexuelles de la femelle sont l'oestrogène et la progéstérone.

Quand interviennent-elles?

Chez les femelles, la puberté est la seule période où survient une grande vague hormonale, alors que les mâles présentent deux périodes où la quantité de testostérone augmente notablement: lors du développement foetal et au moment de la puberté. Chez le mâle, cette exposition précoce à la testostérone a des conséquences importantes: en l'absence de cette hormone masculine, le développement anatomique, physiologique et comportemental des mâles est celui d'une femelle.

Pourquoi utilise-t-on des rongeurs pour tester l'effets des hormones et de l'environnement dans le développement intra-utérin?

Les biologistes utilisent les rongeurs pour deux raisons: elles ont de nombreux petits par portée et les foetus sont alignés dans les deux trompes de l'utérus de la souris, comme des petits pois dans une gousse. Ce qui permet de repérer facilement les différents foetus. Les femelles sont nommées 2M, 1M et 0M selon le nombre de mâles situés de part et d'autre d'elles. Des catégories existent pour les mâles(2F, 1F et 0F), mais, du moins chez la souris, l'environnement semble avoir beaucoup moins de conséquences à long terme pour les mâles.

Quelles différences anatomiques sont engendrées par la présence plus ou moins forte de testostérone?

On peut observer deux différences notables:

• la première est la distance anogénitale. Elle est devenmue une mesure de la masculinisation prénatale et, ajustée à la masse corporelle, fournit un indice qui révèle le degré d'exposition à la testostérone pendant le développement intra-utérin. Cette distance entre l'anus et les parties génitales est supérieure chez les mâles. Mais on a remarqué qu'elle n'était pas la même chez toutes les femelles: plus les femelles se se développent près de mâles, plus leur distance anogénitale est longue.
• La deuxième est la taille de certaines aires cérébrales qui varient selon la proximité d'une femelle donnée par rapport aux mâles pendant le développement. La taille de ces aires est corrélées avec la distance anogénitale: plus une femelle est entourée de mâles, donc exposée à une plus grande quantité de testostérone, plus la taille des aires cérébrales est proche de celles des mâles.

Quelles différences physiologiques sont engendrées par la présence plus ou moins forte de testostérone dans l'utérus?

On peut aussi observer des différences physiologique pour les femelles 2M:

• Chez les mammifères les mâles sont souvent pubères plus tard que les femelles. Les femelles 2M ont donc une puberté retardée par rapport à celle des femelles 0M.
• Chez les mammifères les femelles ont des cycles ovariens contrairement aux mâles. Les femelles 2M ont donc des cycles plus tardif et plus irréguliers que ceux des femelles 0M.
  

Les femelles 2M sont plus masculines que leurs soeurs 1M et 0M mais elles ovulent, s'accouplent et donnent naissance à des portées de taille normale comme leurs soeurs.

Quelles différences comportementales sont engendrées par la présence plus ou moins forte de testostérone?

Les différences comportementales sont les plus visibles au moment de l'accouplement: les mâles optent plus souvent pour des femelles 0M qu'une femelle 2M. Ces dernières adotent une posture anormale qui rend l'accouplement plus difficile. En outre, les femelles 2M tentent de s'accoupler avec d'autres femelles quand l'occasion se présente. Pour finir, elles sont plus aggressives et recherchent plus la nouveauté que les femelles 0M.

Quels effets ont ces différences sur la survie et la reproduction des souris adultes des populations sauvages?

Dans les conditions de surpopulation, l'agressivité des femelles 2M favoriseraient leur survie et leur reproduction car elles défendraient mieux leur territoire contre des intrus. En revanche, dans des conditions plus favorables, ces femelles 2M se reproduiraient moins bien, car elles ont une puberté plus tardive et attirent moins les mâles.
En cas de surpopulation et de stress, les femelles gestantes produisent plus de testostérone, ce qui augmentent dans la descendance la proportion de femelles "masculinisées". Ces femelles migrent plus facilement et quittent plus facilement l'environnement surpeuplé où elles sont nées. La masculinisation des femelles modifie également le nombre de mâles et de femelles de la descendance. Dans les portées des femelles masculinisées(2M), les mâles prédominent tandis qu'ils sont minoritaires pour les femelles 0M. La surpopulation favoriseraient donc la naissance de mâles: les femelles étant moins nombreuses le nombre de souriceaux et, par conséquent, l'effectif de la population diminuent. Il s'agit d'un mécanisme de régulation à grande échelle qui expliquerait les fluctuations des effectifs des populations de petits mammifères.

Qu'est-ce qu'un perturbateur endocrinien?

Les perturbateurs endocriniens sont des composés qui imitent les effets des hormones ou interfèrent avec elles. De nombreux perturbateurs endocriniens sont fabriqués par l'homme, par exemple les pesticides, les matières plastiques et les substances chimiques industrielles. La plupart d'entre eux agissent sur la production d'oestrogène ou sur les réactions des cellules à ces molécules.

Quels effets provoquent ces perturbateurs?

Ces perturbateurs ont des effets sur l'anatomie, la physiologie et le comportement des souris. Par exemple, on a pu montré qu'un traitement prénatal avec un perturbateur qui bloque la testostérone modifie le comportement de jeu des jeunes. Des rats mâles exposés de façon naturelle à la testostérone dans l'utérus montrent pendant la période juvénile un comportement au jeu typique des mâles, plutôt violent. Au contraire, en l'absence de testostérone, les rats jouent comme des femelles. Dans une seconde exprérience, on a donné du bisphénol A, une molécule qui imite celle de l'oestrogène, à manger à des souris en gestation. On a pu constater que la molécule accélérait la survenue de la puberté plus chez les femelles 0M que chez les femelles 2M. Cette expérience a montré que les perturbateurs endocriniens de l'environnement et les hormones prénatales naturelles interagissent pour modifier la physiologie de la reproduction. Il est dure de prouver l'activité de perturbateur endocrinien des substances chimiques, car le meilleure moyen est de les tester sur des animaux. Mais ces tests sont longs et coûteux, il faut connaître la quantité du produit dans l'environnement et la concentration qu'il faut tester. Comme les perturbateurs endocriniens se combinent aux variations naturelles des concentrations hormonales dans l'utérus, les expériences doivent être très rigoureuses.

Qu'en est-il des êtres humains?

Les êtres humains n'échappent pas aux effets d'une exposition aux hormones prénatales. Les femmes qui ont un frère jumeau sont moins inhibées et recherchent plus l'aventure que les femmes ayant une soeur jumelle. Ces différences peuvent bien sûr être attribuées à l'environnement où elles ont grandi, mais d'autres différences non comportementales, par exemple, le développement des dents et des oreilles, plaident pour une influence du voisinage intra-utérin sur le développement des êtres humains. Ainsi, la santé humaine, la physiologie et le comportement sont influencés par l'exposition aux hormones pendant la gestation. Chez les êtres humains et chez les animaux, l'environnement participe beaucoup aux variations des caractéristiques sexuelles entre individus, mais on ignore encore jusqu'à quel point. L'exposition aux hormones sexuelles et aux perturbateurs endocriniens pendant le développement du foetus constitue donc l'une des nombreuses façons dont l'environnement interagit avec notre patrimoine génétique.