1. Testicules : structure
Les testicules comportent deux secteurs cellulaires :
1) Tubes séminifères :
Les tubes séminifères comprennent les cellules de la lignée germinale et les cellules de Sertoli.
Les testicules sont constitués d’un ensemble de tubes séminifères pelotonnés et c’est tout au long de ces parois que sont formés les spermatozoïdes à partir des cellules germinales primitives (spermatogenèse).
Les tubes se drainent par leurs deux extrémités dans un réseau de canaux qui rejoignent l’épididyme. A partir de là, les spermatozoïdes empruntent le canal déférent.
Au moment de l’éjaculation, les spermatozoïdes gagnent l’urètre en traversant la prostate par l’intermédiaire des canaux éjaculateurs.
2) Interstitium :
Dans les testicules, entre les tubes séminifères, on trouve des plages de cellules renfermant des granulations lipidiques : ce sont les cellules interstitielles de Leydig qui, grâce à leur équipement enzymatique, sécrètent la testostérone et la déversent dans le courant sanguin (fonction endocrine).
Puis, les cellules de Sertoli aromatisent la testostérone en E2 sous l’effet de la FSH.
La testostérone est transportée par la SBP (Sex Binding Protein) ; le catabolisme est hépatique, T est transformée en Δ4 androstènedione, puis en androstérone et étiocholanolone.
2. Gamétogenèse et éjaculation :
1) Spermatogenèse :
Les spermatogonies, cellules germinales primitives situées le long de la membrane basale des tubes séminifères, donnent les spermatocytes de premier ordre. Le processus commence pendant l’adolescence.
Les spermatocytes de premier ordre subissent une division qui réduit le nombre de leurs chromosomes.
Par un processus à deux étapes, ils se divisent en spermatocytes de second ordre puis en spermatides qui contiennent un nombre haploïde de 23 chromosomes.
Les spermatides se transforment en spermatozoïdes.
Chez l’homme : il faut en moyenne 74 jours pour former un spermatozoïde mature.
Chaque spermatozoïde est une cellule mobile, complexe, riche en ADN et la tête est presque entièrement constituée de matériel chromosomique.
Les spermatides se transforment en spermatozoïdes dans les plis cytoplasmiques profonds des cellules de Sertoli, cellules des tubes, riches en glycogène et à partir desquelles les spermatozoïdes peuvent se nourrir.
Les spermatozoïdes ayant acquis leur maturité quittent les cellules de Sertoli et deviennent libres dans la lumière des tubes.
Les cellules de Sertoli peuvent également sécréter des estrogènes et la FSH stimule leur développement.
Parce qu’il y a des connexions relativement étroites entre les cellules de Sertoli et les autres cellules qui forment la paroi des tubes, des protéines et quelques autres substances pénètrent en petite quantité dans la zone voisine de la paroi du tube. Par contre, la testostérone et d’autres stéroïdes passent facilement et les cellules de Leydig étant proches des tubes séminifères il y a une concentration élevée de testostérone dans les parois tubulaires.
La FSH et les androgènes entretiennent la fonction gamétogénétique des testicules.
Après hypophysectomie, l’administration de LH entraîne une importante augmentation de la concentration des androgènes dans le testicule et celle-ci maintiendra partiellement la spermatogenèse. Cependant, l’entretien d’une fonction normale nécessite à la fois FSH et LH.
Le rôle exact de la FSH et des androgènes dans la spermatogenèse reste mal déterminé. Il semble que la testostérone soit indispensable aux premiers stades du processus et pour la transformation en spermatides, alors que la FSH serait nécessaire pour les dernières étapes de la transformation des spermatides.
2) Effet de la température :
La spermatogenèse se déroule à une température nettement plus basse que la température centrale de l’organisme.
Lorsque les testicules sont dans le scrotum : ils sont exposés à une température suffisamment basse pour que la spermatogenèse se déroule normalement.
Lorsqu’ils sont en position intraabdominale : il y a dégénérescence des parois des tubes et stérilité.
3) Sperme :
Le sperme, liquide qui est éjaculé au moment de l’orgasme, contient des spermatozoïdes ainsi que les sécrétion des vésicules séminales, de la prostate, des glandes de Cowper et probablement des glandes urétrales.
Le volume moyen d’une éjaculation est de 2 à 6 ml après plusieurs jours de continence.
Le volume de sperme et le nombre de spermatozoïdes diminuent rapidement lorsque les éjaculations sont répétées.
Bien qu’il suffise d’un seul spermatozoïde pour fertiliser l’ovule, il y a normalement au-moins 20 millions de spermatozoïdes par ml de sperme.
Les spermatozoïdes humains se déplacent à une vitesse de 3 mm/min environ dans les voies génitales féminines.
COMPOSITION DU SPERME CHEZ L’HOMME
Couleur : blanc, opalescent
Poids spécifique : 1,028
pH : 7,2 et 8,0
Numération des spermatozoïdes : au moins 20 millions/ml (et < 200 millions/ml).
Différents composants :
– Sécrétés par les vésicules séminales (qui assurent 60 % du volume total) :
. fructose (25-103,9 µmol/éjaculat),
. phosphorylcholine,
. ergothionéine,
. acide ascorbique,
. flavines,
. prostaglandines.
– Sécrétés par la prostate (qui assure 20 % du volume total) :
. spermine,
. acide citrique,
. cholestérol,
. phospholipides,
. fibrinolysine,
. fibrinogénase,
. zinc,
. phosphatase acide.
– Substances tampons :
. phosphate,
. bicarbonate,
. hyaluronidase.
4) Ejaculation :
L’éjaculation est un réflexe spinal à 2 étapes qui comporte l’émission, mouvement du sperme dans l’urètre, et l’éjaculation proprement dite, expulsion du sperme hors de l’urètre au moment de l’orgasme.
Les voies afférentes sont surtout des fibres provenant des récepteurs tactiles du gland qui rejoignent la mœlle en empruntant les nerfs honteux internes.
L’émission est une réponse du sympathique dont le centre intégrateur est situé dans les premiers segments de la mœlle lombaire : elle est réalisée par contraction du muscle lisse des canaux déférents et des vésicules séminales en réponse à la stimulation des nerfs hypogastriques.
Le sperme est expulsé hors de l’urètre par la contraction des muscles bulbocaverneux, muscles squelettiques.
Les centres réflexes spinaux de cette étape du réflexe d’éjaculation sont situés dans les segments médullaires lombaires inférieurs et sacrés supérieurs.
La voie motrice emprunte les 1er, 2ème et 3ème racines sacrées et les nerfs honteux internes.
5) Erection :
L’érection est déclenchée par la dilatation des artérioles du pénis.
Lorsque le tissu érectile pénien se remplit de sang, les veines se trouvent comprimées, ce qui bloque le retour veineux et ajoute à la turgescence de l’organe.
Les centres intégrateurs situés dans les segments lombaires de la mœlle sont activés par des influx afférents en provenance des organes génitaux et, chez l’homme, des impulsions descendantes qui déclenchent l’érection en réponse à des stimulus psychiques érotiques.
Les fibres efférentes empruntent les nerfs du splanchnique pelvien (nerfs érecteurs).
Des influx vasoconstricteurs d’origine sympathique et destinés aux artérioles font cesser l’érection.
3. Fonction endocrine du testicule :
1) Structure et biosynthèse de la testostérone :
La testostérone, hormone testiculaire principale, est un stéroïde à 19 atomes de carbone ayant un groupe -OH en position 17.
Elle est synthétisée dans les cellules de Leydig à partir du cholestérol.
Il est couramment admis que les voies de la biosynthèse sont identiques pour toutes les glandes endocrines qui synthétisent des hormones stéroïdes, les tissus ne différant les uns des autres que par les systèmes enzymatiques qu’ils contiennent.
Les 11 et 21-hydroxylases qui existent dans le cortex surrénalien sont absentes des cellules de Leydig ; par contre, la 17 α-hydroxylase est présente.
La prégnénolone est donc hydroxylée en position 17, puis il y a rupture de la chaîne latérale qui donne des 17-cétostéroïdes. Ceux-ci, à leur tour, sont convertis en testostérone.
Par ailleurs, de la testostérone est formée à partir de la progestérone et de la 17-hydroxyprogestérone, mais cette voie est peu utilisée dans l’espèce humaine.
La sécrétion de la testostérone est sous le contrôle de la LH ; le mécanisme par lequel la LH stimule les cellules de Leydig implique une formation accrue d’AMP cyclique et un accroissement de la synthèse protéique.
L’AMP cyclique augmente la formation de cholestérol à partir des esters du cholestérol et le passage du cholestérol à la prégnénolone par le moyen de l’activation d’une protéine-kinase. C’est la stimulation de la synthèse protéique dans les ribosomes qui est responsable de la suite du processus.
Le cortex surrénal synthétise lui aussi de la testostérone.
2) Sécrétion :
Le débit de la testostérone est de 4 à 9 mg/24 h chez l’homme normal.
3) Transport et métabolisme :
Deux tiers environ de la testostérone plasmatique sont liés aux protéines.
Une partie est liée à l’albumine et une partie à une β-globuline à laquelle se lie aussi l’œstradiol.
La concentration plasmatique de testostérone (libre et conjuguée) est d’environ 0,65 µg/100 ml chez l’homme adulte et de 0,03 µg/100 ml chez la femme adulte.
Elle diminue légèrement avec l’âge dans le sexe masculin.
Une petite quantité de la testostérone circulante est transformée en estrogènes dans l’organisme, mais la plus grande partie est convertie dans le foie en 17-cétostéroïdes et excrétée dans les urines.
Environ deux tiers des 17-cétostéroïdes urinaires sont d’origine surrénale et un tiers est d’origine testiculaire.
Bien que la plupart des 17-cétostéroïdes soient des androgènes faibles (ils n’ont que 20 % ou moins de l’activité de la testostérone), il faut souligner que tous les androgènes ne sont pas des 17-cétostéroïdes et que tous les 17-cétostéroïdes ne sont pas des androgènes.
L’étiocholanolone, par exemple, n’a pas d’activité androgénique et la testostérone elle-même n’est pas un 17-cétostéroïde.
4) Actions :
La testostérone et les autres androgènes exercent une rétroaction inhibitrice sur la sécrétion antéhypophysaire de LH.
Ils développent et maintiennent les caractères sexuels secondaires masculins. Ils ont aussi une importante action d’anabolisme protéique et un effet favorisant sur la croissance.
La testostérone et la FSH sont responsables, de concert, de l’entretien de la gamétogenèse (v. ci-dessus).
5) Caractères sexuels secondaires :
Les très grandes modifications de la distribution pileuse, de l’aspect corporel et de la taille des organes génitaux (les caractères sexuels secondaires masculins) qui surviennent chez les garçons à la puberté sont résumées dans le tableau ci-dessous.
Les modifications corporelles survenant chez le garçon à la puberté (caractères sexuels secondaires masculins) :
* Organes génitaux externes : le pénis s’allonge et augmente de diamètre ; le scrotum se plisse et devient pigmenté.
* Organes génitaux internes : les vésicules séminales augmentent de volume, sécrètent et commencent à former du fructose ; la prostate et les glandes bulbo-urétrales augmentent de volume et se mettent à sécréter.
* Voix : le larynx augmente de volume, les cordes vocales s’allongent et s’épaississent, la voix devient plus grave.
* Pilosité : la barbe apparaît ; l’implantation des cheveux recule antérolatéralement. La pilosité pubienne prend le type masculin (triangle à sommet supérieur). Des poils apparaissent aux aisselles, sur la poitrine et autour de l’anus ; la pilosité générale du corps s’accroît.
* Psychisme : attitude active, plus agressive. L’intérêt pour le sexe opposé s’éveille.
* Aspect corporel : les épaules s’élargissent, la musculature s’accroît.
* Peau : la sécrétion des glandes sébacées s’accroît et devient moins fluide (prédisposition à l’acné).
Non seulement la prostate et les vésicules séminales augmentent de volume, mais ces dernières commencent à sécréter du fructose. Ce sucre semble être le principal substratum nutritionnel des spermatozoïdes.
Les effets psychiques de la testostérone sont difficiles à déterminer chez l’Homme, mais chez les animaux d’expérimentation les androgènes provoquent un comportement turbulent et agressif.
Bien que la pilosité corporelle soit augmentée par les androgènes, ceux-ci raréfient la chevelure.
La calvitie héréditaire ne se développe qu’en présence d’androgènes.
6) Effets anabolisants :
Les androgènes accroissent la synthèse des protéines et en diminuent le catabolisme, ce qui aboutit à une accélération de la croissance. Ils entraînent aussi une soudure des épiphyses des os longs, arrêtant donc au bout d’un certain temps la croissance.
En plus de cet effet anabolisant, ils sont à l’origine d’une rétention modérée de sodium, de potassium, d’eau, de calcium, de sulfates et de phosphates.
Ils augmentent aussi la taille des reins.
Les doses de testostérone exogène ayant des effets anabolisants importants sont également masculinisantes et accroissent la libido ; ceci limite l’utilisation de l’hormone comme agent anabolisant chez les malades atteints d’affections cachectisantes.
Dans la prostate et dans les autres organes-cibles de la testostérone, cette dernière est transformée en dihydrotestostérone (DHT) ; c’est d’ailleurs la DHT qui est le produit physiologiquement actif plutôt que la testostérone. Il semble que l’enzyme qui catalyse cette transformation soit située dans la membrane nucléaire.
Le tissu nerveux parait faire exception, puisqu’il existe des arguments qui font penser que c’est la testostérone et non pas la DHT, qui est responsable des effets nerveux de l’hormone.
Dans tous les cas, l’androgène se combine avec une protéine intracellulaire ce qui entraîne la formation d’un nouvel ARNm et la stimulation de la synthèse protéique.
Dans le syndrome du testicule féminisant, il y a défaillance du complexe protéine-stéroïde à se lier à la chromatine des noyaux des cellules-cible.
On trouve également la DHT dans le plasma : à l’état normal, sa concentration représente environ 10 % de celle de la testostérone plasmatique.
4. Contrôle de la fonction testiculaire :
La FSH et les androgènes entretiennent la fonction gamétogénétique des testicules, alors que la LH exerce un contrôle sur les cellules de Leydig.
La testostérone inhibe la sécrétion de LH.
Certaines affections hypothalamiques chez l’Homme déterminent une atrophie des testicules et une disparition de leur fonction.
On a représenté une “hypothèse de travail” selon laquelle le fonctionnement testiculaire pourrait être régulé.
La castration est suivie d’une élévation du contenu antéhypophysaire de FSH et de LH et de leur sécrétion : cette élévation ne se produit pas si des lésions hypothalamiques existent.
Le dépôt de petites quantités de testostérone dans l’hypothalamus entraîne une atrophie testiculaire, mais le dépôt hypophysaire reste sans effet. Ceci indique que l’effet de rétroaction de la testostérone sur la sécrétion des gonadotrophines se fait au niveau de l’hypothalamus.
La testostérone réduit le niveau plasmatique de LH mais, sauf à doses élevées, n’a pas d’effet sur le taux plasmatique de FSH.
La castration dans l’enfance entraîne une élévation de l’excrétion des gonadotrophines ; celle-ci est également élevée chez les malades qui ont une atrophie des tubes séminifères avec, semble-t-il, des taux normaux de sécrétion de testostérone.
Ces constatations suggèrent que, alors que la testostérone inhibe par rétroaction la sécrétion de LH, la sécrétion de FSH est contrôlée de manière indépendante par rétroaction d’une substance appelée “inhibine” qui serait sécrétée par quelque constituant des tubes séminifères.
Les estrogènes abaissent les concentrations plasmatiques de la testostérone probablement parce qu’ils inhibent la sécrétion de LH. Les œstrogènes d’origine testiculaire pourraient ainsi jouer un rôle dans la régulation de la sécrétion de FSH.
5. Anomalies de la fonction testiculaire :
1) Cryptorchidie :
Les testicules se développent dans la cavité abdominale et migrent habituellement vers le scrotum pendant le développement fœtal.
La descente des testicules est incomplète d’un côté, ou, plus rarement des deux côtés, chez 10 % environ des nouveau-nés masculins, les testicules restant alors dans la cavité abdominale ou le long du canal inguinal.
La migration secondaire spontanée de ces testicules est cependant la règle, et la proportion des garçons dont les testicules ne sont pas en place (cryptorchidie) tombe à 2 % à l’âge de un an et à 0,3 % après la puberté.
Un traitement par l’hormone gonadotrope accélère la descente dans certains cas, ou bien l’anomalie peut être corrigée chirurgicalement.
Il y a lieu d’instituer un traitement, vraisemblablement avant la puberté, parce qu’il y a un risque plus grand de tumeur maligne sur les testicules non descendus que sur les testicules en place, et parce qu’après la puberté la température abdominale élevée entraîne des lésions irréversibles de l’épithélium spermatogénétique.
2) Hypogonadisme masculin :
Le tableau clinique de l’hypogonadisme masculin dépend d’une part du moment où l’insuffisance testiculaire se développe, avant ou après la puberté, et, d’autre part du fait que la fonction endocrine ou gamétogénétique est ou non compromise.
Parmi les causes possibles d’une insuffisance testiculaire, il faut envisager les atteintes de l’hypothalamus et de l’antéhypophyse aussi bien que les affections testiculaires primitives et les désordres chromosomiques.
La perte ou la déficience de la maturation de la gamétogenèse entraîne une stérilité.
Si c’est à l’âge adulte que la fonction endocrine disparaît, les caractères sexuels secondaires régressent lentement parce qu’une très petite quantité d’androgènes suffit à les entretenir une fois qu’ils se sont développés.
L’augmentation des dimensions du larynx est définitive après l’adolescence et la voix reste grave.
Les hommes castrés à l’âge adulte accusent quelque diminution de la libido, bien que la possibilité d’avoir des rapports sexuels persiste pendant quelque temps. Ils ont parfois des bouffées de chaleur et sont généralement plus irritables, plus passifs et plus déprimés que les hommes ayant des testicules normaux.
Lorsque l’insuffisance des cellules de Leydig remonte à l’enfance, le tableau clinique réalisé est celui d’un eunuchoïdisme.
Les eunuchoïdes de plus de 20 ans sont de grande taille parce que leurs épiphyses ne sont pas soudées et que la croissance se poursuit quelque temps après l’âge normal de la puberté, mais ils restent, toutefois, plus petits que les géants hyperpituitaires. Leurs épaules sont étroites et leur musculature grêle, ils ont un aspect corporel qui ressemble à celui d’une femme adulte.
Les organes génitaux sont petits et la voix haut perchée.
La pilosité pubienne et axillaire apparaît à cause de la sécrétion d’androgènes par la corticosurrénale, mais cette pilosité est peu fournie et les poils pubiens sont disposés en “triangle à base supérieure” comme chez la femme, et non en “triangle à base inférieure”, disposition normalement observée chez l’homme.
3) Tumeurs sécrétantes les androgènes :
“L’hyperfonctionnement” testiculaire en l’absence de toute formation tumorale n’est pas une entité reconnue.
Les tumeurs testiculaires sécrétant des androgènes sont rares et ne sont à l’origine de signes endocriniens décelables que chez les garçons avant la puberté, parce qu’elles déclenchent alors une pseudopuberté précoce.
Spermotogenèse : rappel
Les tubes séminifères sont le site de production des spermatozoïdes.
Les spermatozoïdes sont les gamètes, ou cellules sexuelles, mâles.
L’objectif global du processus de spermatogenèse est de convertir les cellules germinales primaires diploïdes en spermatozoïdes matures haploïdes, capables de féconder un ovule.
Les cellules qui se trouvent dans la région la plus externe des tubes séminifères d’un homme adulte ayant atteint la puberté sont appelées spermatogonies. Elles sont produites lors de la mitose des cellules germinales primaires.
Ces spermatogonies se différencient et se divisent pour produire des cellules qui sont ensuite soumises à la méiose pour finalement donner des spermatozoïdes matures haploïdes.
Les cellules générées au fur et à mesure des différentes étapes de la spermatogenèse se situent de plus en plus près de la lumière au centre du tube séminifère. Les spermatozoïdes matures haploïdes sont situés au plus proche de la lumière car ce sont les dernières cellules produites.
Ces spermatozoïdes matures ont pour mission la fécondation d’un ovule.
En effet, l’acrosome (structure située dans la tête d’un spermatozoïde) va libérer des enzymes hydrolytiques qui digèrent les couches externes de l’ovule pour aider le spermatozoïde à y pénétrer.
Les cellules de Sertoli fournissent un soutien structurel et sécrètent un fluide qui nourrit et supporte les spermatozoïdes pendant leur développement. Les sécrétions procurent également aux spermatozoïdes matures un fluide dans lequel ils peuvent nager.
Les cellules interstitielles sont des cellules qui se trouvent dans les espaces d’un tissu entre les cellules fonctionnelles. Comme les cellules fonctionnelles des testicules se trouvent dans les tubes séminifères, les cellules interstitielles correspondent aux cellules qui les entourent. Ce sont ces cellules qui sécrètent la testostérone, appelées cellules de Leydig dans les testicules.
