Reproduction
Physiologie de la puberté

La puberté est déclenchée par un mécanisme hormonal (mise en route de l'axe hypothalamo-hypophyso-gonadotrope) qui provoque toute une série de transformations :

• métaboliques ;
• morphologiques - le corps exprime les caractères sexuels secondaires - ;
• comportementales.

Pulses de GnRH

Processus

L'hypothalamus sécrète, de manière pulsatile, de la GnRH - Gonadotropin Releasing Hormone ou gonadolibérine- qui stimule l'antéhypophyse qui sécrète les gonadotrophines :

• FSH - Follicle Stimulating Hormone, hormone folliculo-stimulante -,
• LH - - Luteinizing Hormone, hormone lutéinisante -.

Les pulses de GnRH varient suivant l'âge de l'animal.

1. Pendant la période foetale, les pulses de GnRH permettent la différenciation du foetus et l'évolution des follicules ovariens jusqu'au stade des petits tertiaires, puis leur atrésie.

Comme, la sécrétion de FSH n'est pas assez importante pour que les follicules ovariens évoluent jusqu'à l'ovulation. Ils entrent en phase d'atrésie.

2. Pendant l'enfance, la sécrétion de GnRH est inhibée par le système nerveux central jusqu'à la puberté.

De nombreuses expériences le prouvent.

• Chez la souris, un changement de conformation du récepteur GABA_A réduirait l'action du GABA qui ne serait plus suffisant pour empêcher l'apparition de la puberté.
• En outre, on sait que le GABA est un inhibiteur du pic de LH, des rétrocontrôles des oestrogènes (positif) ou de la testostérone (négatif) sur la sécrétion de GnRH.
• Chez les primates, l'injection d'un antagoniste du GABA provoque une puberté précoce.

La mélatonine, qui provoque l'anoestrus saisonnier (par exemple chez la chatte), a un rôle certainement réduit.

3. La puberté est provoquée par l'augmentation de la fréquence et de l'intensité des pulses de GnRH.

Le mécanisme est mal connu et il semble que le gutamate, à cette période, augmente son activité pour déclencher les pulses de GnRH.

Mécanismes

Axe gonadotrope

Par contre, certaines tumeurs ou des lésions hypothalamiques provoquent une puberté précoce de plus en plus fréquente chez les fillettes.

1. Les facteurs génétiques sont essentiels chez l'homme (mécanismes de la puberté).

Cette hypothèse a été démontrée dans les pubertés précoces ou les retards pubertaires qui sont le plus souvent d'origine familiale ou par des études menées chez les mères et les filles, les soeurs et les jumelles.

• Dans l'hypogonadisme hypogonadotrope isolé congénital et non syndromique (HHI) une altération du récepteur à la GnRH située sur les cellules gonadotropes expliquait ce problème dans 50% des cas.
• L'inactivation du récepteur GPR54, trouvé récemment, producteur de kisspeptines était responsable d'un déficit gonadotrope isolé sans anosmie, avec un maintient les individus à un stade prépubertaire.

2. Comme de nombreux autres systèmes neuronaux, les cellules gliales régulent la sécrétion de GnRH.

Cette régulation s'effectue au niveau cérébral par l'élaboration des facteurs de croissance et d'autres substances comme les prostaglandines, mais également par la modification des accès des synapses neuronales au système porte.

C'est pourquoi de nombreux facteurs (en particulier des neurotransmetteurs) modulent la sécrétion de GNRH :

• freinateurs comme le GABA, certains opioïdes endogènes, la dopamine, les prostaglandines ;
• excitateurs comme le glutamate, la noradrénaline, la dopamine, la sérotonine, mais également, les facteurs de croissances (TGF, EGF), l'AMP cyclique ;
• variables comme le neuropeptide Y suivant le taux d'oestradiol…

3. La découverte récente du rôle essentiel du système kisspeptine/GPR54 dans la régulation de l’axe gonadotrope a révolutionné le domaine de la biologie de la reproduction.

Le système kisspeptine/GPR54 est impliqué dans ce processus car l'altération du récepteur GPR54 maintient les individus à un stade prépubertaire.

• Les humains et les souris souffrent d'un hypogonadisme (concentrations d'oestrogènes, de testostérone, de FSH et de LH basses) et sont pourvus de gonades de petite taille et sont stériles. Par contre, le taux de GnRH cérébral est normal : c'est donc sa libération qui est perturbée, et non sa synthèse.
• L'administation de kisspeptine, quelque soit la voie, provoque une libération massive de GnRH qui stimule les gonatrophines (FSH et LH), quelle que soit l'espèce et avance la puberté. Les neurones à GnRH expriment le récepteur GPR54 et la kisspeptine est le plus puissant stimulateur de la GnRH.

Facteurs métaboliques

Le système nerveux central est informé par un certain développement somatique (somatomètre), en particulier un certain poids corporel en-dessous duquel la puberté ne peut survenir.

1. C'est vraisemblablement la leptine, qui régule la fonction hypothalamique non seulement de la nutrition, mais également de la reproduction, qui joue un rôle essentiel dans l'apparition de la puberté.

• Il semblerait que la puberté soit corrélé à une certaine quantité de graisse : la leptine, serait essentielle dans ce phénomène.

Pour que la puberté survienne, il faudrait que le poids des fillettes atteigne 47 kg et celui des garçons 55 kg. Comme les Hommes se nourrissent mieux, et même quelquefois trop (obésité), l'arrivée de la puberté est donc plus précoce de nos jours qu'autrefois, et dans les pays développés que dans les pays sous-développés.

• 

  Lors de malnutrition (anorexie) ou d'exercice intensif, la puberté est retardée.
• Les souris KO pour la leptine sont stériles, les souris skinny qui surexpriment la leptine ont une puberté accélérée.

Les afférences des neurones à GnRH sont des neurones à récepteurs à la leptine et à la proopiomélanocortine (POMC) et ses dérivés et au neuropeptide Y.

Le rôle de l'hormone de croissance (GH), corrélé avec l'IGF1 (insuline like growth factor 1), serait minime dans ce processus. Chez les Pygmées qui ne possèdent pas d'IGF1, la puberté survient normalement.

Récemment, on a mis en évidence que les neurones à kisspeptine du noyau arqué, qui, rappelons-le, est le réservoir principal des neurones à GnRH, possèdent de nombreux récepteurs à la leptine.

On peut réduire les effets du manque de leptine par l'administration de kisspeptines.

2. De nombreux autres facteurs modulent la sécrétion de GNRH, mais, par la suite, ce sont d'autres hormones qui sont responsables de la croissance pubertaire :

• les hormones sexuelles, par l'intermédiaires des kisspeptines,
• l'hormone de croissance (GH) par l'intermédiaire de l'hormone de croissance IGF1 (insulin-like growth factor 1) produite par le foie, elle-même stimulée par les oestrogènes chez la femelle et l'aromatisation des androgènes chez le mâle.

Pulses des gonadotrophines

1. Chez le mâle, les pulses :

• de LH provoque la sécrétion des androgènes par les cellules de Leydig du testicule, ce qui développe les caractères sexuels secondaires et les modifications comportementales ;
• de FSH qui stimule, sous l'effet conjugué de la LH et la testostérone, la spermatogenèse par l'intermédiaire de la maturation des cellules de Sertoli qui synthétisent de nombreuses protéines associées à la fonction de la reproduction.

2. Chez la femelle, les pulses :

• de FSH sont responsables de la croissance folliculaire et, de fait, de la sécrétion d'oestrogènes, ce qui provoque le développement du système génital ;
• de LH qui, avec la FSH, contribuent à la fin de la maturation folliculaire et joue un rôle majeur dans le déclenchement de l'ovulation et au maintien du corps jaune pour accompagner la gestation.