Détermination du sexe

SarahV 5 décembre 2006 à 14:59 (MET)
KatiaL 5 décembre 2006 à 15:01 (MET)
CelineG 5 décembre 2006 à 15:02 (MET)

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VANDENBERGH John, Hormones et détermination du sexe, Pour la science, n°311, Septembre 2003

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Introduction

Notre sexe constitue l'un de nos ensembles de caractères phénotypique les plus évidents. Bien qu'il existe de nombreuses différences anatomiques et physiologiques entre l'homme et la femme, les bases chromosomiques du sexe sont relativement simples. L'Humain et les autres mammifères présentent deux types de chromosomes sexuels, appelés X et Y. Une personne qui hérite de deux chromosomes X (un de sa mère, l'autre de son père) devient habituellement une femme. Quant à l'homme, il se développe généralementà partir d'un zygote comprenant un chromosome X et un chromosome Y. C'est la base de la détermination du sexe, que nous allons expliquer plus en détails par la suite.

Source: p.297 Campbell

Les 4 étapes de la détermination du sexe

Il y a 4 étapes principales dans la détermination du sexe, ce qui permet de passer d'un stade indifférencié (identique chez les mâles et chez les femelles) au stade final, où les appareils génitaux propres à chaque genre sont complétement développés.

• Première étape: stade phénotypique indifférencié

La gonade embryonnaire des mammifères passe par un stade indifferencié, même si le sexe de l'embryon est déterminé par la présence des chromosomes X et Y dès la fecondation. L'appareil génital présente alors à la fois les canaux de Müller (ébauches des futures voies génitales femelles) et les canaux de Wolff (ébauches des voies génitales mâles). Le développement des gonades est alors identique chez l'homme et la femme, et ce jusqu'à la 8ème semaine après la fécondation.

• Seconde étape: du sexe génétique au sexe gonadique

Le gène Sry, situé sur le chromosome Y, est ensuite activé . Ce gène, lorsqu'il est exprimé dans les gonades, permet la synthèse de la protéine Sry (qui est aussi appelée protéine TDF: Testis Determining Factor). Cette protéine déclenche l'expression de nombreux gènes (appelés gènes architectes) qui permettent à la différentiation de la gonade indifférenciée en testicule.
C'est seulement à ce moment là que la différence XX / XY intervient dans l'élaboration du phénotype sexuel. La protéine Sry sert en effet de signal pour le développement des gonades en testicules. Si le gène Sry est présent, on a alors une acquisition du sexe gonadique mâle.
Mais si le gène Sry n'est pas présent, comme chez les femelles (qui ont 2 chromosomes X, sur lesquels ce gène n'est pas présent)la protéine Sry n'est pas produite. Les gonades deviennent alors spontanément des ovaires. On dit alors qu'il y a acquisition du sexe gonadique femelle.

• Troisième étape: du sexe gonadique au sexe phénotypique différencié

Dans le testicule, la masculinisation de l'appareil génital est contrôlée par la production de testostérone synthétisées par les cellules interstitielles (cellules de Leydig) et d'hormones antimüllériennes produites par les cellules de Sertoli.

-La mise en place du sexe phénotypique mâle se fait sous l'action des hormones testiculaires: la testostérone,l'hormone antimüllérienne(AMH) et l'Insl3(Insulin-like).
La testostérone, produite par les cellules de Leydig permet le maintien des canaux de Wolff et leur différenciation en épididyme (canal déférent et vésicules séminales).
L'hormone antimüllérienne est elle produite par les cellules de Sertoli (provenant de la différenciation des cellules des cordons testiculaires, autres que les cellules germinales. Les cellules de Sertoli permettent aussi la nutrition des spermatozoïdes) et favorise la dégénérescence du canal de Müller.
Enfin, l'Insl3, qui est une hormone produite par les cellules de Leydig, permet la descente testiculaire.

-Chez la femelle, l'absence d'hormone testiculaire est responsable de la persistance des canaux de Müller (qui deviendront les oviductes, l'utérus, le canal cervical et le vagin supérieur).) et de la disparition de des canaux de Wolff. On parle alors de féminisation de l'appareil génital(et de féminisation par défaut), et on dit que la gonade se transforme spontanément en ovaire.
Cf: animation sur http://www.snv.jussieu.fr/vie/dossiers/sexegene/2anotomie.htm

• Quatrième étape: différenciation sexuelle après la naissance

La mise en place du phénotype femelle s'effectue donc en absence de testostérone et d'AMH. À la naissance les phénotypes sexuels sont visibles (appareil sexuels différenciés), mais ces organes ne sont pas fonctionnels. Les hormones sexuelles sont déterminantes dans le déclenchement de la puberté ainsi que dans le contrôle de la fonction de reproduction chez l'adulte:
Ce sont elles (testostérone chez le mâle et œstrogènes chez la femelle) qui contrôlent la maturation de l'appareil génital , l'apparition des caractères sexuels secondaires et le comportement sexuel.

L'hormone antimüllérienne n'intervient plus, mais la concentration de testostérone et d'œstrogènes, très faible chez l'enfant augmente considérablement. Cette augmentation est dûe à la mise en activité des gonades et à la maturation de l'appareil génital. Les hormones ovariennes qui ne sont pas indispensables à la mise en place de l'appareil génital femelle le sont par contre à l'acquisition de sa fonctionnalité.

source: http://fr.wikipedia.org/wiki/Syst%C3%A8me_XY_de_d%C3%A9termination_sexuelle
http://www.snv.jussieu.fr/vie/dossiers/sexegene/index.htm

Que sont les caractères sexuels secondaires?

Définition: Les caractères sexuels secondaires sont les traits qui distinguent les individus des deux sexes d'une même espèce. Mais contrairement aux caractères sexuels primaires (qui sont les organes sexuels), ils ne participent pas directement au système reproducteur.

Formation:La différenciation sexuelle commence au moment de la gestation, lorsque les gonades se forment. Les caractères sexuels secondaires ne se développent qu'au moment de la puberté, lorsque la quantité d'hormones sexuelles augmente considérablement. Ce processus dépend aussi des taux d'hormones sexuelles au stade fœtal (voir notre article). Ainsi, le taux d'androgènes auquel est soumis le fœtus ou le nouveau-né va moduler la capacité du tissu mammaire à répondre aux œstrogènes lors de l'adolescence, par exemple.

• Chez les hommes, la testostérone induit la croissance du pénis, et indirectement, (via l'androstanolone), celle de la prostate.
  
• Chez les femmes, l'œstradiol et les autres hormones féminines engendrent la formation des seins .
  

Les caractères sexuels secondaires ne se limitent pas aux caractéristiques anatomiques différenciant les mâles et les femelles d'une même espèce mais ils incluent aussi les différences dans la physiologie ou le comportement.

Source:http://fr.wikipedia.org/wiki/Caract%C3%A8re_sexuel_secondaire

Le gène SRY

L'identification de la protéine TDF, ou Sry, a été réalisée en 1989, grâce à l'étude d'individus humains dont le sexe phénotypique ne correspondait pas au sexe chromosomique (hommes ayant des chromosomes XX ou femmes avec des chromosomes XY) Mais ces individus phénotypiquement mâles ayant 2 chromosomes XX renfermaient quand-même une séquence provenant du chromosome Y dans leur génome(ceci est possible à cause d'un crossing-over entre les chromosomes X et Y pouvant se produire lors de la méiose). Cette segment d'ADN comprend une séquence codante qui fut appelée: "région déterminant le sexe" du chromosome Y ou SRY (Sex-determining Region of Y chromosome). Ce gène est situé sur le bras court du chromosome Y humain, et la protéine SRY humaine produite par celui-ci se compose de 204 acides aminés.

Le gène Sry présente plusieurs caractéristiques permettant de prouver qu'il a bien un rôle dans la détermination du sexe:

• ce gène est conservé sur le chromosome Y de nombreuses espèces de mammifères
  
• les moments où ce gène est exprimé coïncide avec la période de détermination du sexe.
  
• des individus qui développent un phénotype femelle malgré la présence d'un chromosome Y présentent une mutation dans le gène SRY, le rendant ainsi non fonctionnel.
  
• enfin la meilleure démonstration fut obtenue par transgénèse chez la souris; l'introduction d'un fragment d'ADN contenant le gène Sry dans une souris femelle XX entraîne le développement de testicules, ce qui suggère que c'est le seul gène du chromosome Y impliqué dans la détermination testiculaire.

Période d'expression et mode d'action du gène SRY Chez la souris, la transcription de Sry pendant la vie foetale est limitée à la période de formation des crêtes génitales entre 10,5 et 12,5 jpc (jours post coïtum). Les premières cellules dans lesquelles ce gène s'exprime sont les précurseurs des cellules de Sertoli. Ceci permet, juste avant la formation des cordons séminifères, d'entraîner la différenciation des cellules de soutien vers la voie mâle. Chez les autres mammifères, dont l'homme, le gène SRY est transcrit pendant une période plus longue dans les cellules de Sertoli, de la formation des crêtes génitales jusqu'après la différenciation de ces cellules. Dans le testicule adulte, ce gène s'exprime dans les cellules germinales méiotiques et post-méiotiques.
http://www.inrp.fr/Acces/biotic/procreat/determin/html/genesex.htm

Qu'est-ce que sont les hormones?

Une hormone est un messager chimique (constitué d'une protéine), produit par le système endocrinien (donc par une glande ou un tissu endocriniens), qui agit en réponse à une stimulation. Elles sont transportées dans le sang, pouvant ainsi agir sur des cellules situées ailleurs dans le corps, en se fixant à des récepteurs spécifiques.

Elle est ensuite diffusé dans l'ensemble de l'organisme. Chez les animaux elles sont généralement sécrétées dans le sang ou la lymphe. Chez les végétaux, les hormones sont soit véhiculées par la sève, soit transportées activement par les cellules, soit elles sont diffusées entre les cellules dans la paroi.

L'organe émetteur agit ainsi à distance sur l'ensemble des organes cibles, dont les récepteurs sont activés au contact des l'hormones spécifiques.

Ce sont les gènes qui codent les informations nécessaires à la synthèse des hormones. La quantité d'hormone produite dépend quant à elle de facteurs extérieurs comme le stress, l'alimentation, ou la température par exemple.
Les hormones servent à coordonner les activités de différentes cellules et de divers tissus. Elles sont impliquées dans de nombreuses fonctions physiologiques importantes: la nutrition, le métabolisme énergétique, l'équilibre du milieu intérieur, le développement et la croissance, la maturation du système nerveux… Dans le cas de la détermination du sexe, ce sont les hormones sexuelles, (l'œstrogène ou la progestérone chez les femelles et la testostérone chez les mâles, entre autres), qui sont concernées. Source: Cain, Découvrir la biologie

http://fr.wikipedia.org/wiki/Hormone

Quelle est l'influence des hormones sur la détermination du sexe?

Notre article décrit les nuances que les hormones sexuelles peuvent causer entre les deux sexes opposés: il existe ainsi des femelles plus masculinisées que d'autres par exemple, à cause de ces hormones justement. Plusieurs expériences ont alors été faites, afin de constater plus précisément cette influence hormonale.
Grâce à des expériences, on a pu constater que les hormones avaient une influence sur le foetus lors de son développement. On a donc observé l'influence qu'avait une importante quantité de testostérone chez les souris lors de la gestation: si une souris femelle est entourée de 2 mâles durant ce processus, la distance entre l'anus et les glandes génitales sera plus grande. Cette distance est en effet différente chez les mâles et les femelles, étant donné que chez les mâles, la testostérone augmente celle-ci.
On a également pu constater que les souris femelles ayant été proches de mâles pendant la gestation seront "masculinisées", leur physiologie et leur comportement ressembleront plus a ceux d'un mâle que d'une femelle n'ayant pas été proche de mâles durant le développement foetal. Celles-ci seront moins reproductrices car leur puberté est retardée (c'est une nouvelle preuve de l'influence des hormones, car chez les mâles la puberté est généralement plus tardive que chez les femelles) et qu'elles attirent moins les mâles. De plus, elles sont plus agressives ce qui leur permet de mieux défendre leur territoire.

Il peut y avoir des avantages comme des inconvénients pour ces souris masculinisées selon leur environnement.Si leurs conditions de vie sont bonnes elles seront désavantagées puisqu'elles sont moins reproductrices, tandis qu'en cas de surpopulation elles sont aventagées car leur agressivité les aide à défendre leur territoire. Cela permet donc d'expliquer les différences de comportement et d'adaptation entre les souris s'étant développées en présence de grandes quantité de testostérone et les autres.

Quand les hormones agissent-elles de manière plus intensive sur l'individu?

• Chez les mâles, il y a deux grandes "vagues" hormonales: lors du développement foetal et de la puberté. Comme on l'a vu auparavant, durant la gestation, les hormones ont un rôle déterminant pour la différenciation des gonades indifférenciées en organes génitaux masculins. Pour cela, elles sont synthétisées en grandes quantités à ce moment là. Ensuite, à la puberté, la quantité de ces hormones augmentent à nouveau considérablement afin de développer les caractères sexuels secondaires masculins.
  
• Chez les femelles, ce n'est qu'à la puberté que la quantité d'hormones sexuelles augmente d'une façon considérable, là encore pour développer les caractères sexuels secondaires.

Ces grandes quantités d'hormones permettent le développement et la maturation (car à la naissances, ceux-ci sont présents mais ne sont pas fonctionnels) des caractères sexuels ainsi que de modifier le comportement, qui diffère selon le sexe.

Que sont les perturbateurs endocriniens?

Les perturbateurs endocriniens sont des composés présents dans l'environnement qui imitent l'effet des hormones ou qui interagissent avec elles. Certains d'entre eux interfèrent avec les oestrogènes, mais il y en a peu qui agissent avec les hormones mâles.

Les hommes sont responsables de la fabrication d'une grande partie de ces perturbateurs endocriniens, comme ceux contenus dans le plastique, les plastiques et certaines substances chimiques industrielles.

Que causent les perturbateurs endocriniens?

Les perturbateurs endocriniens provoquent des anomalies de développement et des problèmes de reproduction. Cela modifie le moment ou survient la puberté.
Par exemple, les souris femelles exposées au bisphénol A ( il imite l'oestrogène et se trouve dans les emballages destinés à l'alimentation) durant la gestation auront une puberté plus précoce. Cela a un effet plus important chez les femelles qui n'étaient pas entourées de mâles à ce moment là. Cependant, chez les femelles qui étaient entourées par deux mâles la puberté est moins avancée, car la présence du testosterone compense l'augmentation d'oestrogènes dû au bisphénol A.
Les perturbateurs endocriniens modifient également le comportement. Une expérience a été faite avec un perturbateur endocrinien qui bloquait la testostérone. Le comportement de jeu de ceux qui en ont été influencé durtant la gestation a alors été modifié:...

Comment les perturbateurs endocriniens sont-ils détectés?

Le meilleur moyen de les détecter est de les tester sur les animaux, mais ces tests sont longs et coûteux. D'ailleurs, pour les tester en laboratoire, il est nécessaire de connaître la quantité d'un produit chimique dans l'environnement et la concentration que l'on teste en laboratoire.

Pour avoir une étude complète de tous les perturbateurs, il faut les tester avec différentes concentrations, car il y a des effets qui se produisent seulement à haute concentration et d'autre à faible concentration mais aussi à concentration moyenne.

Par ailleurs, les expériences doivent être très rigoureuses car les perturbateurs se combinent aux variations naturelles des concentrations hormonales dans l'utérus.

Quand les biologistes testent la perturbation endocrinienne due à un composé préçis, il ne faut pas qu'il y ait des facteurs autres que le produit testé. Car cela pourrait influencer les résultats et donner de fausses conclusion.

Par exemple, il faudrait comparer tous les animaux qui ont la même position intra-utérine, car on détecterait de façon plus fiable toute anomalie due à un perturbateur endocrinien.

Quels sont les effets d'une exposition aux hormones prénatales?

Tout d'abord, il faut savoir que les perturbateurs endocriniens contenus dans les matières plastiques, dans les pesticides et dans les produits ménagers passent facilement dans l'eau et dans la nourriture et modifient la biologie reproductive et le développement. C'est pourqoi, les être humains et les grands mammifères sont aussi affectés quand ils sont exposés à une hormone prénatale. Par exemple, les femmes qui ont un frère jumeau sont moins inhibées et recherche plus l'aventure que les femmes ayant une soeur jumelle. Mais aussi, des brebis gestantes qui ont eu 2 mâles comme voisins de portée ont plus de chances de perdre leurs foetus.

Quelles sont les différentes pathologies existant dans le cadre de la détermination du sexe?

• Le syndrome de Klinefelter: quand un homme a un (ou même plusieurs) chromosome X de trop, et qui a alors 3 chromosomes sexuels: XXY (ou XXXY ou même XXXXY).

Ce syndrome se caractérise par une tendance à développer des seins, à produire peu de cellules spermatiques , par un développement incomplet des testicules (qui ne grandissent pas à la puberté) ainsi que par une pilosité peu développée. Les hommes atteints par ce syndrome sont souvent stériles, même s'il arrive que ce ne soit pas le cas. Le syndrome de Klinefelter se trouve chez environ un homme sur 700. On n'en connaît actuellement pas les causes.de l'aberration chromosomique qui mènent au syndrome de Klinefelter, une fausse division des chromosomes X avec pour conséquence, un ou plusieurs chromosomes X . L'administration de testostérone dès la puberté peut aider à mieux développer les caractères sexuels.

• Le syndrome de Turner: quand une femme n'a qu'un seul chromosome X (donc X0).

Le cou est très large, La moitié d'entre elles ont des problèmes de croissance, et ne gandissent pas à l'adolescence comme c'est le cas habituellement. Elles sont donc généralement de petite taille par rapport à la moyenne. Un autre signe de ce syndrome est la con­striction de l'artère principale, l'aorte. Ce syndrome se caractérise aussi par un retard pubertaire, et la plupart des personnes touchées ont un développement restreint des caractères sexuels (seins, ovaires, pilosité...). Elles sont donc souvent stériles. Mais une administration d'oestrogènes peut améliorer le développement de ces caractères de manière conséquente.

Sources: http://www.aaa.dk/TURNER/French/Klinefelter.htm
http://fr.wikipedia.org/wiki/Syndrome_de_Turner

Résumé

• Ainsi, chez l'Homme, le sexe génétique est déterminé à la fécondation, selon le chromosome sexuel apporté par le spermatozoïde. Si c'est un chromosome X, l'individu sera une femelle alors que si c'est un chromosome Y, ce sera un mâle.
• L'établissement du sexe gonadique est déterminé par les gènes, et dépend de la présence du gène SRY. Lorsque ce gène est exprimé, de nombreux autres gènes sont activés dans le testicule. Au contraire, si ce gène n'est pas présent (dans le cas des femelles avec 2 cromosomes X ou à la suite d'une mutation du gène) la gonade se différencie en ovaire. Cette période de différenciation gonadique se réalise chez l'homme entre la 5ème et 8ème semaine de gestation.
• L'établissement du sexe phénotypique se réalise, quant à lui, sous l'effet des hormones sécrétées par la gonade différenciée, à deux périodes de la vie: le tractus génital se différencie pendant la vie foetale et les caractères sexuels secondaires se développent à la puberté.