SVT — Terminale
La reproduction et le développement — Terminale SVT
Cours complet sur la reproduction humaine en Terminale SVT : gamétogenèse (spermatogenèse et ovogenèse), cycle ovarien et utérin, hormones reproductives…
Par ProfBot
La reproduction et le développement — Terminale SVT
Introduction
La reproduction sexuée est un processus fondamental du vivant qui assure la pérennité des espèces. Chez l'être humain, elle implique la production de cellules reproductrices (gamètes), leur union (fécondation) et le développement d'un nouvel organisme.
Enjeux biologiques clés :
- Produire des gamètes haploïdes (n = 23 chromosomes) à partir de cellules diploïdes (2n = 46 chromosomes) → méiose
- Assurer la rencontre des gamètes → fécondation
- Permettre le développement de l'embryon puis du fœtus → gestation
- Réguler tout ce processus par des hormones
Plan du cours :
- La gamétogenèse (spermatogenèse et ovogenèse)
- Le contrôle hormonal de la reproduction
- La fécondation
- Le développement embryonnaire et fœtal
- La puberté
- Contraception et PMA
1. La gamétogenèse
Rappels : haploïdie et diploïdie
Les cellules somatiques humaines sont diploïdes (2n = 46) : elles possèdent 23 paires de chromosomes.
Les gamètes sont haploïdes (n = 23) : ils n'ont qu'un chromosome de chaque paire.
La gamétogenèse produit des gamètes haploïdes par méiose, à partir de cellules germinales diploïdes.
La spermatogenèse (chez l'homme)
Lieu : Tubes séminifères des testicules.
Durée : ~74 jours, continue depuis la puberté jusqu'à la vieillesse.
Étapes :
1. Phase de multiplication (mitoses) : Les spermatogonies (2n = 46) se divisent par mitoses pour former une réserve de cellules.
2. Phase d'accroissement : Les spermatogonies deviennent des spermatocytes I (2n = 46) — leur cytoplasme augmente.
3. Phase de maturation (méiose) :
- Méiose I (division réductrice) : spermatocyte I → 2 spermatocytes II (n = 23)
- Méiose II (division équationnelle) : chaque spermatocyte II → 2 spermatides (n = 23)
4. Spermiogenèse (différenciation) : Les spermatides se transforment en spermatozoïdes matures : condensation du noyau, formation du flagelle, réduction du cytoplasme.
Bilan : 1 spermatogonie → 4 spermatozoïdes
Production : ~300 millions de spermatozoïdes par jour.
Structure du spermatozoïde :
- Tête : noyau haploïde + acrosome (enzymes pour pénétrer l'ovocyte)
- Pièce intermédiaire : mitochondries (énergie pour la motilité)
- Flagelle : assure la mobilité (propulsion)
L'ovogenèse (chez la femme)
Lieu : Ovaires.
Particularité majeure : L'ovogenèse commence avant la naissance et est discontinue — elle est « bloquée » à deux reprises.
Étapes :
Avant la naissance (vie fœtale) :
- Les ovogonies (2n) se multiplient par mitoses
- Elles entrent en méiose I → formation des ovocytes I (2n) → blocage en prophase I
- À la naissance : ~1 à 2 millions d'ovocytes I, dont la plupart dégénèrent
À la puberté : Chaque mois, quelques ovocytes I reprennent la méiose :
Phase folliculaire :
- L'ovocyte I termine la méiose I → ovocyte II (n = 23) + 1er globule polaire (rejeté)
- Blocage en métaphase II
Ovulation : L'ovocyte II (bloqué en métaphase II) est expulsé de l'ovaire → il entre dans la trompe utérine.
Si fécondation :
- L'ovocyte II achève la méiose II → ovotide (n = 23) + 2e globule polaire
- L'ovotide fusionne avec le spermatozoïde → zygote (2n = 46)
Si pas de fécondation : L'ovocyte II dégénère sans achever la méiose II.
Bilan : 1 ovocyte I → 1 ovule fonctionnel + 3 globules polaires (non fonctionnels)
Comparaison spermatogenèse / ovogenèse :
| Caractéristique | Spermatogenèse | Ovogenèse |
|---|---|---|
| Lieu | Tubes séminifères | Ovaires |
| Début | Puberté | Vie fœtale |
| Durée | Continue | Discontinue (cycle mensuel) |
| Blocages méiotiques | Aucun | 2 (prophase I + métaphase II) |
| Résultat | 4 spermatozoïdes / cellule-mère | 1 ovule + 3 globules polaires |
| Production | ~300 millions/jour | 1 ovocyte/mois |
2. Le contrôle hormonal de la reproduction
L'axe hypothalamo-hypophyso-gonadique
La reproduction est régulée par un axe hormonal à trois niveaux :
Hypothalamus → GnRH (pulses)
↓
Hypophyse → FSH + LH
↓
Gonades (ovaires/testicules) → œstrogènes, progestérone, testostérone
↓
Rétrocontrôle (-) ou (+) sur hypothalamus et hypophyse
GnRH (Gonadotropin Releasing Hormone) : hormone hypothalamique pulsatile qui stimule l'hypophyse.
FSH (Follicle Stimulating Hormone) : stimule la croissance des follicules ovariens (femme) ou la spermatogenèse (homme).
LH (Luteinizing Hormone) : déclenche l'ovulation (femme) et stimule la production de testostérone (homme).
Le cycle ovarien (28 jours)
Phase folliculaire (jours 1–14) :
- FSH stimule la croissance de plusieurs follicules ovariens
- Les cellules folliculaires sécrètent des œstrogènes (en augmentation)
- Un seul follicule devient dominant → follicule de De Graaf
Pic de LH (jour 14) :
- Le taux élevé d'œstrogènes déclenche un rétrocontrôle positif sur l'hypophyse → pic de LH
- Ce pic de LH déclenche l'ovulation (expulsion de l'ovocyte II)
Phase lutéale (jours 15–28) :
- Le follicule rompu se transforme en corps jaune
- Le corps jaune sécrète progestérone (et œstrogènes)
- La progestérone prépare l'utérus à une éventuelle nidation
Si pas de fécondation :
- Le corps jaune dégénère (jour ~28) → chute de progestérone et œstrogènes
- Menstruations (chute de la muqueuse utérine)
- Nouveau cycle
Si fécondation :
- L'embryon sécrète hCG (hormone chorionique gonadotrophique) → maintien du corps jaune → pas de menstruations
- La progestérone reste élevée → maintien de la grossesse
Le cycle utérin (synchronisé avec le cycle ovarien)
Phase menstruelle (jours 1–5) : Élimination de l'endomètre (muqueuse utérine) : saignements.
Phase proliférative (jours 6–14) : Les œstrogènes stimulent la reconstruction de l'endomètre.
Phase sécrétoire (jours 15–28) : La progestérone rend l'endomètre favorable à la nidation (épaississement, vascularisation, sécrétion de glycogène).
Le contrôle hormonal chez l'homme
La spermatogenèse est continue et sous contrôle hormonal :
- FSH → stimule les cellules de Sertoli → soutien de la spermatogenèse
- LH → stimule les cellules de Leydig → production de testostérone
- Testostérone → stimule la spermatogenèse + développement des caractères sexuels secondaires
- Rétrocontrôle négatif de la testostérone sur l'axe hypothalamo-hypophysaire
3. La fécondation
Trajet des gamètes
Spermatozoïdes : Déposés dans le vagin → traversent le col de l'utérus → remontent dans l'utérus → entrent dans les trompes utérines. Trajet de ~30 cm en ~30 minutes à plusieurs heures. Sur ~300 millions, quelques centaines arrivent à proximité de l'ovocyte.
Ovocyte II : Expulsé de l'ovaire lors de l'ovulation → capturé par le pavillon de la trompe → progresse lentement vers l'utérus grâce aux cils et aux contractions.
Fenêtre de fécondabilité : L'ovocyte II reste fécondable ~12–24 heures. Les spermatozoïdes survivent 3–5 jours dans les voies génitales féminines. La période de fécondité est donc ~5–6 jours par cycle.
Mécanismes de la fécondation
1. Reconnaissance et liaison : Les spermatozoïdes se lient à la zone pellucide (glycoprotéines ZP3) entourant l'ovocyte.
2. Réaction acrosomique : Le spermatozoïde libère les enzymes de l'acrosome qui digèrent la zone pellucide.
3. Fusion des membranes : Un seul spermatozoïde fusionne avec la membrane de l'ovocyte.
4. Réaction corticale (blocage polyspermie) : La fusion déclenche la libération de granules corticaux → modification de la zone pellucide → imperméabilisation (un seul spermatozoïde peut pénétrer).
5. Achèvement de la méiose II : La pénétration du spermatozoïde lève le blocage en métaphase II → l'ovocyte II achève la méiose II → ovotide + 2e globule polaire.
6. Caryogamie (fusion des noyaux) : Les deux pronucléi (mâle n=23 et femelle n=23) fusionnent → zygote (2n = 46).
Résultats de la fécondation :
- Restauration de la diploïdie (2n = 46)
- Brassage génétique (haploïdie des gamètes + fécondation aléatoire)
- Détermination du sexe génétique (XX ou XY selon le spermatozoïde)
- Déclenchement du développement embryonnaire
4. Le développement embryonnaire et fœtal
De la fécondation à la nidation (J0–J7)
J0 : Fécondation dans la trompe → zygote (2n)
J1–J3 : Segmentation (divisions mitotiques rapides sans croissance cellulaire) :
- 2 cellules → 4 → 8 → 16 → morula (16–32 cellules)
J4–J5 : La morula se creuse d'une cavité → blastocyste :
- Trophoblaste (couche externe) → futur placenta
- Masse cellulaire interne (embryoblaste) → futur embryon
J6–J7 : Nidation : implantation du blastocyste dans l'endomètre utérin.
Embryogenèse (semaines 3–8)
Gastrulation (S3) : L'embryoblaste se différencie en 3 feuillets embryonnaires :
- Ectoderme → système nerveux, peau, organes sensoriels
- Mésoderme → muscles, squelette, cœur, reins, gonades
- Endoderme → tube digestif, poumons, foie, pancréas
Organogenèse (S4–S8) :
- Ébauches de tous les organes
- Formation du tube neural (futur cerveau + moelle épinière)
- Apparition des bourgeons des membres
- Battements cardiaques dès S5
À la fin de la 8e semaine : L'embryon (3 cm, 3 g) possède tous ses organes ébauchés → il prend désormais le nom de fœtus.
Le développement fœtal (S9 à terme — 40 semaines)
Le fœtus croît et maturationne ses organes :
- S12 : Fin du 1er trimestre, tous les organes présents, sexe visible à l'échographie
- S20 : Mi-grossesse, mouvements fœtaux perçus par la mère, ~20 cm
- S28 : Viabilité hors utérus possible (avec soins néonataux intensifs)
- S40 : Terme, ~50 cm, ~3,3 kg
Le placenta
Le placenta (issu du trophoblaste) assure l'interface entre la mère et le fœtus :
- Échanges nutritifs : oxygène, glucose, acides aminés, vitamines → fœtus
- Échanges d'élimination : CO₂, urée → mère
- Barrière sélective : protège contre certains agents (pas tous — alcool, tabac, certains virus passent)
- Rôle endocrine : sécrète hCG (maintien corps jaune), progestérone, œstrogènes
Liquide amniotique : Le fœtus est entouré de liquide amniotique (protection mécanique, thermorégulation, développement pulmonaire et moteur).
5. La puberté
Définition et déclenchement
La puberté est la période de transition entre l'enfance et l'âge adulte au cours de laquelle :
- Les gonades deviennent fonctionnelles
- Les caractères sexuels secondaires se développent
- La fertilité est acquise
Déclenchement : Réactivation de l'axe hypothalamo-hypophyso-gonadique (actif en période néonatale, mis en sommeil pendant l'enfance, réactivé vers 8–10 ans).
Chez la fille (8–13 ans) :
- Développement des seins (thélarche)
- Pilosité pubienne et axillaire
- Croissance de l'utérus et des ovaires
- Premières règles (ménarche) → fertilité
- Poussée de croissance
Chez le garçon (9–14 ans) :
- Augmentation du volume testiculaire
- Développement du pénis
- Pilosité pubienne, axillaire, faciale
- Mue de la voix (développement du larynx)
- Premières éjaculations → fertilité
- Poussée de croissance
Hormones impliquées :
- FSH et LH (hypophyse) → stimulent les gonades
- Œstrogènes (fille) et testostérone (garçon) → développement des caractères secondaires et de la fertilité
6. Contraception et procréation médicalement assistée
Principes de la contraception
La contraception vise à empêcher la fécondation (ou la nidation) sans supprimer la sexualité.
Contraception hormonale (pilule combinée) :
- Œstrogènes + progestérone de synthèse
- Bloque la sécrétion de FSH et LH → pas de folliculogenèse, pas d'ovulation
- Efficacité > 99% (indice de Pearl < 1)
Contraception locale :
- Préservatif (seul à protéger des IST)
- Diaphragme, cape cervicale
- DIU (dispositif intra-utérin / stérilet) : au cuivre (empêche fécondation) ou hormonal (progestérone locale)
Contraception d'urgence (pilule du lendemain) :
- Forte dose de progestérone → retarde ou bloque l'ovulation
- Efficace jusqu'à 72h après le rapport non protégé
La procréation médicalement assistée (PMA)
Indications : Infertilité (15% des couples) due à des problèmes d'ovulation, de spermatogenèse, de trompes, ou cause inexpliquée.
Stimulation ovarienne : Administration de FSH et LH → stimule la maturation de plusieurs follicules → plusieurs ovocytes récupérables.
Insémination artificielle : Dépôt de spermatozoïdes sélectionnés directement dans l'utérus au moment de l'ovulation.
FIV (fécondation in vitro) :
- Stimulation ovarienne → ponction des ovocytes
- Fécondation en laboratoire (ovocytes + spermatozoïdes)
- Culture des embryons 2–5 jours
- Transfert d'un ou deux embryons dans l'utérus
- Congélation des embryons surnuméraires
ICSI (injection intra-cytoplasmique de spermatozoïde) : Injection directe d'un spermatozoïde dans l'ovocyte — utilisé en cas de spermatogenèse très altérée.
Résumé — Ce qu'il faut absolument retenir
✅ Spermatogenèse : continue depuis la puberté, tubes séminifères, 1 spermatogonie → 4 spermatozoïdes, ~300 millions/jour
✅ Ovogenèse : début vie fœtale, discontinue, 2 blocages méiotiques (prophase I + métaphase II levé par fécondation), 1 ovule + 3 globules polaires
✅ Axe hormonal : GnRH (hypothalamus) → FSH + LH (hypophyse) → œstrogènes + progestérone (ovaires)
✅ Cycle ovarien : phase folliculaire (FSH → follicule → œstrogènes) → pic LH → ovulation → corps jaune (progestérone)
✅ Fécondation : dans la trompe, réaction acrosomique, blocage polyspermie, achèvement méiose II, caryogamie → zygote 2n
✅ Développement : zygote → segmentation → morula → blastocyste → nidation (J7) → gastrulation (3 feuillets) → organogenèse → fœtus (S8)
✅ Placenta : échanges mère/fœtus, rôle endocrine (hCG, progestérone)
✅ Puberté : réactivation axe hypothalamo-hypophyso-gonadique, développement caractères secondaires, acquisition fertilité