Corps humain : de la fécondation à la puberté
Cours complet · SVT (seconde), chapitre 10 · seconde générale, sciences de la vie et de la Terre
Travailler ce chapitre sur Adloun
Le sexe d'un être humain ne se met pas en place en une seule fois. De la fécondation à la puberté, il se construit progressivement, par étapes successives, sous l'action combinée de la génétique et des hormones. Ce chapitre retrace cette construction et explique comment, à la puberté, le corps devient capable de procréer.
10.1 Le sexe génétique, déterminé dès la fécondation
Chez l'être humain, chaque cellule possède 23 paires de chromosomes, dont une paire de chromosomes sexuels. Il en existe deux types : le chromosome X et le chromosome Y. Une femme possède deux chromosomes X (formule XX) ; un homme possède un chromosome X et un chromosome Y (formule XY).
Au moment de la fécondation, un spermatozoïde (porteur d'un chromosome X ou d'un chromosome Y) rencontre un ovule (porteur, lui, toujours d'un chromosome X). La cellule-œuf ainsi formée reçoit une combinaison de chromosomes sexuels qui définit son sexe génétique.
Le sexe génétique (ou sexe chromosomique) d'un individu est déterminé par la nature de ses chromosomes sexuels : XX pour un sexe génétique féminin, XY pour un sexe génétique masculin.
Propriété : Le sexe génétique se fixe à la fécondation
Le sexe génétique d'un individu est fixé définitivement au moment de la fécondation, selon que le spermatozoïde fécondant porte un chromosome X ou un chromosome Y. C'est donc le spermatozoïde qui détermine le sexe génétique de l'enfant à naître : l'ovule apporte toujours un chromosome X.
Si un spermatozoïde porteur d'un chromosome X féconde l'ovule (porteur d'un X), la cellule-œuf est XX : l'individu sera de sexe génétique féminin. Si c'est un spermatozoïde porteur d'un chromosome Y qui féconde l'ovule, la cellule-œuf est XY : l'individu sera de sexe génétique masculin. Chaque issue est a priori équiprobable.
Le sexe génétique n'est cependant que la première étape d'une construction plus longue : il va ensuite orienter la mise en place des organes reproducteurs eux-mêmes.
10.2 Le sexe gonadique, sous contrôle génétique
Au tout début de la vie embryonnaire, les futurs organes reproducteurs, appelés gonades, sont identiques chez tous les embryons, quel que soit leur sexe génétique.
Les gonades sont les organes reproducteurs producteurs de gamètes : les testicules chez l'homme, les ovaires chez la femme. Chez l'embryon, elles proviennent d'une ébauche commune, dite indifférenciée, identique dans les deux sexes durant les toutes premières semaines de développement.
À partir de la 7e semaine de développement environ, cette ébauche indifférenciée se transforme en testicules ou en ovaires : c'est la différenciation gonadique.
Le sexe gonadique d'un individu correspond à la nature de ses gonades : testicules (sexe gonadique masculin) ou ovaires (sexe gonadique féminin).
Propriété : Le chromosome Y déclenche la différenciation testiculaire
La différenciation de l'ébauche gonadique indifférenciée en testicules est déclenchée par un gène porté par le chromosome Y. En présence de ce gène (individu XY), l'ébauche gonadique se transforme en testicules. En son absence (individu XX), elle se transforme spontanément en ovaires. Le sexe gonadique est donc placé sous contrôle génétique, directement lié au sexe génétique.
Chez un embryon XY, le gène du chromosome Y active un programme génétique qui transforme l'ébauche gonadique en testicules dès la 7e–8e semaine. Chez un embryon XX, en l'absence de ce gène, l'ébauche évolue naturellement en ovaires, un peu plus tardivement. Les gonades ainsi formées commenceront ensuite, elles-mêmes, à sécréter des hormones.
10.3 Le sexe phénotypique, sous contrôle hormonal
Une fois les gonades différenciées, celles-ci deviennent actives et sécrètent des hormones qui vont, à leur tour, orienter la mise en place des voies génitales et des organes génitaux externes : c'est la mise en place du sexe phénotypique.
Le sexe phénotypique correspond à l'aspect anatomique des organes reproducteurs : voies génitales internes (comme les canaux déférents ou les trompes utérines) et organes génitaux externes. Il se met en place avant la naissance, sous l'effet des hormones sécrétées par les gonades.
Propriété : Les hormones testiculaires masculinisent l'appareil génital
Chez l'embryon XY, les testicules formés se mettent à sécréter de la testostérone, une hormone qui provoque le développement des voies génitales et des organes génitaux externes masculins. En l'absence de testostérone (cas d'un embryon XX, dont les ovaires sont peu actifs à ce stade), l'appareil génital se développe spontanément selon le modèle féminin. Le développement féminin est donc, en quelque sorte, le développement « par défaut » en l'absence d'hormone masculinisante.
Des expériences de castration précoce (ablation des gonades) réalisées chez l'embryon de lapin ont montré que, quel que soit son sexe génétique, un embryon privé de ses gonades développe systématiquement un appareil génital de type féminin. Cela confirme que c'est bien la présence ou l'absence de testostérone, sécrétée par les testicules, qui oriente la différenciation de l'appareil génital.
10.4 Bilan : trois niveaux de détermination du sexe
La mise en place du sexe résulte donc de trois niveaux emboîtés, chacun contrôlant le suivant.
Propriété : Les trois niveaux de détermination du sexe
- Le sexe génétique (XX ou XY), fixé à la fécondation par les chromosomes sexuels apportés par les gamètes.
- Le sexe gonadique (ovaires ou testicules), sous contrôle génétique : la présence ou l'absence d'un gène du chromosome Y oriente la différenciation des gonades.
- Le sexe phénotypique (voies génitales et organes génitaux externes), sous contrôle hormonal : les hormones sécrétées par les gonades orientent le développement de l'appareil génital.
Ces trois niveaux se mettent en place dans cet ordre et avant la naissance.
Méthode : Ordonner chronologiquement les étapes de mise en place du sexe
Pour ne pas confondre les trois niveaux, il faut se demander, pour chaque étape, quand elle intervient et ce qui la contrôle :
- Quand ? Le sexe génétique est fixé en premier (à la fécondation, en un instant). Le sexe gonadique se met en place ensuite (vers la 7e semaine). Le sexe phénotypique se construit en dernier, progressivement, dans les semaines qui suivent.
- Par quoi est-ce contrôlé ? Le passage du sexe génétique au sexe gonadique est contrôlé par un gène (information génétique). Le passage du sexe gonadique au sexe phénotypique est contrôlé par une hormone (information chimique circulante).
- Piège à éviter : le sexe génétique n'agit jamais directement sur l'apparence des organes génitaux ; il agit en cascade, en passant obligatoirement par le sexe gonadique puis par les hormones qu'il sécrète.
10.5 À la naissance : des appareils en place, mais non fonctionnels
Propriété : Appareils génitaux du nouveau-né
À la naissance, les trois niveaux de détermination du sexe sont acquis : les organes reproducteurs (gonades, voies génitales, organes génitaux externes) sont anatomiquement en place. Ils restent toutefois non fonctionnels : les gonades ne produisent pas encore de gamètes, et l'organisme n'est pas encore capable de procréer.
Entre la naissance et le début de l'adolescence, cette situation reste globalement stable : c'est une période de « repos » pour l'appareil reproducteur, qui va se prolonger jusqu'à la puberté.
10.6 La puberté : réactivation et transformations
La puberté est la période de transition entre l'enfance et l'âge adulte, au cours de laquelle l'appareil reproducteur, jusque-là non fonctionnel, se réactive. Elle s'accompagne de transformations morphologiques et physiologiques profondes, aboutissant à l'acquisition de la capacité à procréer.
Propriété : Le déclencheur hormonal de la puberté
La puberté est déclenchée par une reprise de la production d'hormones sexuelles par les gonades : la testostérone, principale hormone sécrétée par les testicules, et les œstrogènes accompagnés de la progestérone, principales hormones sécrétées par les ovaires. La quantité de ces hormones dans le sang, très faible durant l'enfance, augmente fortement à la puberté et reste élevée durant toute la vie adulte fertile.
Propriété : Le rôle déclencheur du cerveau
La reprise de l'activité des gonades à la puberté n'est pas spontanée : elle est commandée par le cerveau. Une région du cerveau, l'hypothalamus, stimule une petite glande située à sa base, l'hypophyse. Celle-ci libère alors dans le sang des hormones qui, transportées jusqu'aux gonades, activent les testicules ou les ovaires et déclenchent leur production d'hormones sexuelles. C'est donc le cerveau qui donne le « signal de départ » de la puberté.
10.6.1 Des transformations morphologiques : les caractères sexuels secondaires
On distingue deux catégories de caractères sexuels :
- les caractères sexuels primaires sont les organes reproducteurs eux-mêmes (gonades, voies génitales, organes génitaux externes) ; ils sont présents dès la naissance et permettent de distinguer les deux sexes à ce moment-là ;
- les caractères sexuels secondaires sont les autres caractères physiques qui différencient hommes et femmes ; ils apparaissent à la puberté, sous l'effet des hormones sexuelles.
Chez le garçon : mue de la voix, développement de la pilosité (visage, torse), élargissement des épaules, développement musculaire. Chez la fille : développement des seins, élargissement du bassin, répartition différente des graisses. Chez les deux sexes : apparition d'une pilosité pubienne et axillaire, accélération puis ralentissement de la croissance (poussée de croissance pubertaire).
10.6.2 Des transformations physiologiques : la mise en fonctionnement des gonades
Propriété : Production de gamètes
À la puberté, les gonades deviennent fonctionnelles : les testicules commencent à produire des spermatozoïdes en continu (spermatogenèse), et les ovaires libèrent périodiquement un ovule (ovulation). C'est cette production de gamètes qui rend, pour la première fois, l'organisme capable de procréer.
Propriété : Deux modes de production des gamètes
La fabrication des deux gamètes n'obéit pas à la même logique :
- chez l'homme, les testicules produisent des spermatozoïdes de façon continue, à partir de la puberté et tout au long de la vie adulte : plusieurs dizaines de millions de spermatozoïdes sont formés chaque jour ;
- chez la femme, les ovaires renferment dès la naissance un stock de cellules reproductrices en attente (les ovocytes) ; ce stock, constitué avant même la naissance, n'est jamais renouvelé. À partir de la puberté, un seul de ces ovocytes environ termine sa maturation et est libéré à chaque cycle : c'est l'ovulation.
Ainsi, la femme ne « fabrique » pas un ovule à partir de rien à chaque cycle : elle en libère un, prélevé sur une réserve formée avant sa naissance.
Chez la femme, à partir de la puberté, l'appareil reproducteur fonctionne de façon cyclique : c'est le cycle menstruel, d'une durée moyenne de 28 jours, marqué par une ovulation vers son milieu et, en l'absence de fécondation, par des règles (menstruations) qui ouvrent le cycle suivant. Ce fonctionnement cyclique se répète, avec quelques irrégularités possibles, jusqu'à la ménopause.
La puberté débute en moyenne un peu plus tôt chez les filles (vers 10--11 ans) que chez les garçons (vers 12--13 ans), mais l'âge de début varie beaucoup d'un individu à l'autre. Les transformations s'étalent en général sur plusieurs années, jusqu'à l'obtention d'un appareil reproducteur pleinement fonctionnel.
10.7 Anatomie des appareils reproducteurs
Les gamètes sont produits, puis acheminés, par des organes spécialisés qui constituent l'appareil reproducteur. Son organisation, en place dès la naissance mais fonctionnelle seulement à partir de la puberté, diffère entre l'homme et la femme.
10.7.1 L'appareil reproducteur masculin
Chez l'homme, les spermatozoïdes sont produits dans les deux testicules, logés dans les bourses. Ils achèvent leur maturation et sont stockés dans l'épididyme, accolé au testicule, puis conduits par le canal déférent. En chemin, deux glandes, les vésicules séminales et la prostate, ajoutent des sécrétions qui, mélangées aux spermatozoïdes, forment le sperme. Celui-ci est finalement expulsé par l'urètre, canal qui traverse le pénis.
10.7.2 L'appareil reproducteur féminin
Chez la femme, les ovules proviennent des deux ovaires. À chaque ovulation, l'ovule libéré par un ovaire est capté par une trompe utérine, qui le conduit vers l'utérus. L'utérus est l'organe où pourra s'implanter et se développer un embryon ; il communique avec le vagin par un passage étroit, le col de l'utérus.
10.8 Ce qu'il faut retenir
- Le sexe se met en place progressivement, en trois niveaux emboîtés : sexe génétique (XX/XY, fixé à la fécondation) sexe gonadique (ovaires/testicules, sous contrôle génétique) sexe phénotypique (voies génitales et organes externes, sous contrôle hormonal).
- Un gène porté par le chromosome Y déclenche la différenciation de l'ébauche gonadique en testicules ; en son absence, elle devient spontanément un ovaire.
- Les hormones sécrétées par les gonades (testostérone en particulier) orientent le développement de l'appareil génital avant la naissance.
- À la naissance, les appareils reproducteurs sont anatomiquement en place (caractères sexuels primaires) mais non fonctionnels. L'appareil masculin comprend testicules, épididymes, canaux déférents, vésicules séminales, prostate, urètre et pénis ; l'appareil féminin comprend ovaires, trompes utérines, utérus, col et vagin.
- La puberté est déclenchée par le cerveau (hypothalamus--hypophyse), qui réactive les gonades. Celles-ci sécrètent alors les hormones sexuelles (testostérone chez l'homme ; œstrogènes et progestérone chez la femme) responsables de l'apparition des caractères sexuels secondaires et de la mise en fonctionnement des gonades.
- La production des gamètes diffère selon le sexe : continue chez l'homme (spermatozoïdes fabriqués en permanence dès la puberté) ; à partir d'un stock d'ovocytes présent dès la naissance chez la femme, dont un est libéré à chaque cycle (ovulation) — l'ovule n'est donc pas fabriqué à partir de rien.
- Chez la femme, ce fonctionnement devient cyclique : c'est le cycle menstruel.