Physiologie de la reproduction des mammifères

V. GayrardEcole Nationale Vétérinaire de ToulouseUnité Associée INRA de Physiopathologie et Toxicologie Expérimentales 23, Chemin des Capelles31076 Toulouse cedex

1. LE CYCLE OESTRAL 2. L ’AXE GONADOTROPE 3. LA FONCTION OVARIENNE 4. PRODUCTION ET TRANSPORT DES

SPERMATOZOIDES 5. RAPPROCHEMENT DES GAMETES ET FECONDATION 6. IMPLANTATION DU BLASTOCYSTE ET PHYSIOLOGIE

PLACENTAIRE 7. PHYSIOLOGIE FOETALE 7. LE DECLENCHEMENT DE LA PARTURITION 8. PHYSIOLOGIE DE LA LACTATION

Physiologie de la reproduction des mammifères

Le cycle oestralV. GayrardEcole Nationale Vétérinaire de Toulouse23, Chemin des Capelles31076 Toulouse cedex

Cycle œstral - cycle menstruel

Ovulation spontanée Cycle œstral: œstrus Cycle menstruel: menstruation

Ovulation provoquée par accouplement Lagomorphes, carnivores

Le cycle œstral I. CARACTERISTIQUES GENERALES DES CYCLES

Terminologie Durée des différentes phases Les cycles au cours de la vie

II. EVENEMENTS CELLULAIRES Evénements cellulaires ovariens Evolution cyclique des voies génitales Les variations cycliques de l’épithélium vaginal

III. EVENEMENTS ENDOCRINIENS ET COMPORTEMENTAUX

Evènements endocriniens L’œstrus Cas particuliers

œstrus

Metœstrus

Diœstrus

Proœstrus

Ovulation

Phase lutéale

Phase Folliculaire

LutéolyseHeape, 1900

Le cycle oestral: terminologie

Espèce

Brebis

Vache

Jument

Truie

Chèvre

Cycle

17 j

21 j

21 j

21 j

20-21 j

Proœstrus

2-3 j

2-3 j

2-5 j

2 j

3 j

œstrus

24-36 h

12-18 h

6 (3-10) j

24-72h

24-40 h

Metœstrus

2 j

2 j

2 j

2 j

Diœstrus

10-12 j

15 j

12-13 j

14 j

Durée des différentes phases du cycle oestral

16 j

Durée des différentes phases du cycle oestral

Evolution des cycles

Début des cycles Puberté

Ménopause Primates

Interruption des cycles (anœstrus) Gestation Anœstrus post-partum, anœstrus de

lactation Rôle des facteurs nutritionnels

La puberté

Espèce

Brebis

Vache

Jument

Truie

Chèvre

Age moyen à la puberté (mois)

6-12

6-18

12-20

5-10

4-8

% Brebiscycliques

Duréejour (h)

100

50

17

13

9

J F M A M J J A S O N D

J F M A M J J A S O N D

Anœstrus

Saison sexuelle

Rythme annuel de reproduction

Espèce

Brebis

Vache

Jument

Truie

Reproductionsaisonnière vs non saisonnière(saison reproduction)

Saisonnière (sept-fév)

Non saisonnière

Saisonnière (mars-août)

Non saisonnière

Duréegestation (j)

150

280

330

114

Espèce "Jours courts" Espèces "jours longs"

Saisonnalité de la reproduction

ETE PRINTEMPS

HIVERAUTOMNE

NaissancesRongeurs

PP

PP

PP: photopériode

Saisonnalité de la reproduction

Rythme circannuel de reproduction

Période proche de 1 an Persiste dans conditions constantes Stratégie d’adaptation Existence horloge circannuelle Rôle photopériode: synchronisation

IML, colonne intermédiolatérale de la moelle épinière ; PVN, noyaux paraventriculaires hypothalamiques ; SCN: noyaux suprachiasmatiques; SCG, ganglions cervicaux supérieurs.

La mélatonine: une hormone donneuse de temps

Stratégies reproductives

Rythme circannuel de reproduction: brebis, jument

Diapause embryonnaire: cervidés

Ovulation retardée couplée à la survie des spermatozoïdes: chauve-souris

Le cycle œstral I. CARACTERISTIQUES GENERALES DES CYCLES

Terminologie Durée des différentes phases Les cycles au cours de la vie

II. EVENEMENTS CELLULAIRES Evénements cellulaires ovariens Evolution cyclique des voies génitales Les variations cycliques de l’épithélium vaginal

III. EVENEMENTS ENDOCRINIENS ET COMPORTEMENTAUX Evènements endocriniens L’œstrus Cas particuliers

L’appareil génital femelle Ovaires : fonctions germinale et

endocrine Trompe utérines:

Capture de l’ovocyte, site de fécondation, transport de l’embryon

Utérus: Développement embryonnaire et fœtal

Col de l’utérus ou cervix Vagin:

Site de dépôt du sperme lors de l’accouplement

Passage du nouveau-né lors de la parturition

Vestibule: Partie la plus caudale du vagin où se

rejoignent le système reproducteur et urinaire.

L’appareil génital femelle

Les événements cellulaires ovariens

Trompe utérine

Infundibulum = entonnoir

Ampoule (portion sécrétoire)

Jonction ampoule-isthme

Isthme

Jonction Utéro-Tubaire

Les événements cellulaires ovariens

Les ovaires Glandes au nombre de

2 De forme, dimension et

localisation variable selon l’espèce

Ovulation sur toute la surface. Exception: jument (fosse ovulatoire)

Ratte, lapine, cobaye

Utérus duplex Utérus bipartite

Souris, truie, carnivores, ruminants

Utérus bicorne Utérus simplex

Jument Primates

Evènements cellulaires ovariens

Stades du développement folliculaire

préantral antral

visualisé par échographie

préovulatoire

Diamètre (mm)

0.1 13-161 3-4

30 j 10 j 7 j

Evénements cellulaires ovariens

Œstrus Metœstrus Diœstrus Proœstrus

OvulationLutéogenèse Lutéotrophie Lutéolyse

210

1 2 19 203jours

1614

Evolution cyclique des voies génitales

Activité sécrétoire du col utérin: mucus

Epithélium des trompes utérines et de l’endomètre

Stroma et glandes utérines Cytologie muqueuse vaginale

Transport, survie des spermatozoïdesSurvie œuf et implantation

Le cycle de l ’utérus

Phase folliculaire Phase lutéinique

Endomètre:

Myomètre

Couche basale

Couchefonctionnelle

Menstruations Phase folliculaire

1 5 10 15 20 25

2814

30Jours

Phase lutéale

Endomètre:

Myomètre

Couche basale

Couchefonctionnelle

Phase proliférative Phase sécrétoire

Phase proliférative

Glandes

Figures mitotiques (M)

Couche fonctionnelle

Couche basale

Phase Sécrétoir

e

Les glandes deviennent tortueuses, spiraléesLes artérioles spiralées se développentLe stroma devient plus dense

Début Fin

La progestérone (CJ) stimule l’endomètre sécrétoire

Le cycle de l ’utérus

Le cycle de l ’utérus: variations cycliques motricité utérine

Phase folliculaire Stimulation contractions utérines: rôle

dans la remontée des spermatozoïdes

Phase lutéale Inhibition des contractions utérines:

quiescence utérus

Les variations cycliques de l ’épithélium vaginal

Anatomie microscopique du vagin

stratum germinativum (SGerm): cellules cylindriques ou cuboïdales à noyaux ovales

stratum spinosum : cellules présentant des ponts intercellulaires

stratum granulosum (SG) à: cellules vacuolées ou se kératinisant

stratum mucosum (SM)

Evolution cyclique des voies génitales: utérus

Les variations cycliques de l ’épithélium vaginal

Proœstrus: Epaississement muqueuse, cellules granuleuses en massif, filaments

Œstrus: Desquamation des cellules kératinisées: cellules en aiguille

Metœstrus: combinaison de cellules rondes, quelques cellules en aiguille et un petit nombre de polynuvléaires neutrophiles

Diœstrus: polynucléaires neutrophiles

Le frottis vaginal

Le cycle œstral I. CARACTERISTIQUES GENERALES DES CYCLES

Terminologie Durée des différentes phases Les cycles au cours de la vie

II. EVENEMENTS CELLULAIRES Evénements cellulaires ovariens Evolution cyclique des voies génitales Les variations cycliques de l’épithélium vaginal

III. EVENEMENTS ENDOCRINIENS ET COMPORTEMENTAUX Evènements endocriniens L’œstrus Cas particuliers

PROESTRUS OESTRUSMETOESTRUS DIOESTRUS PROESTRUS OESTRUS

PRG E2

PGF2

LH FSH

18 19 20 210 1 2

318 19 20

21

0

Le cycle oestral de la vache

PROOESTRUS OESTRUS METOESTRUS DIOESTRUS PROOESTRUS OESTRUS

PRG

E2

OVHeures0 18 286 9

6-10 h

INSEMINATION

0 186 9

6-10 h CHALEURS

18 210

3 14 18 210

Jours8

Dia

mè

tre

(m

m)

3

15

20LUTEOGENESE

RECRUTEMENT

SELECTION

DOMINANCE

LUTEOTROPHIE

LUTEOLYSE

10

3 h1 h

ATRESIE

ATRESIE

LH

FSH

PGF2

CJCJ

CJ

CJCJ

FF

F

F F

F

CJ

FF

CJ

CHALEURS

10

20

LH (ng/ml)

E2 (pg/ml)

PRG (ng/ml)

1

2

3

4

10

20

10 12 14 0 2 4 6 8Jours

Oestrus

OV

LH (ng/ml)

E2 (pg/ml)PRG (ng/ml)

Oestrus

1

2

3

4

5

6

10

20

30

40

10

20

30

40

50

60

70

80

Jours14 16 18 20 0 2 4 6 8 10 12

OV

LH (ng/ml)

14 16 18 20 0 1 3 5 7 9 11 13

Oestrus

E2 (pg/ml) PRG (ng/ml)

Jours

2

4

8

10

12

14

2

4

8

10

12

14

6 6

1

2

3

4

5

6

7

OV

FEMME

Temps (j)

LH (ng/ml)

100

-14 0 +14M

200

300

400

PRG (ng/ml)

Temps (j)

10

-14 0 +14M

20

30

50

150

250

E2 (pg/ml)

FSH (ng/ml)

Cycle menstruel

OESTRUSOVULATION

0 18 286 9

Heures

6-10 h 8-12 h

Durée vieovocyte

FlairageLéchage

Pseudo-luttesTête à tête

Acceptationdu chevauchement

Nervosité et excitabilitéBeuglements fréquentsVulve humide et rougeEcoulement mucus clair

CHALEURSEcoulement vulvairede mucus clair

INSEMINATION

Moment de l ’ovulation

Espèce

Brebis

Vache

Jument

Truie

Œstrus

24-36 h

12-18 h

4-8 j

2-3 j

Moment ovulation/chaleurs

18-36 h après début chaleurs

12-15 h après fin chaleurs

36-48h avant fin chaleurs

36-42 h après début chaleurs

Fertilité

Heures après le début des chaleurs

50

010 20 30 40 50 60

Chaleurs Ovulation

Arrivée ov dans site fécondation: 6h post ovOv fécondables: 8-12h post-ovSpermatozoïde fécondant:24-48h

1 cycle

2 cycles

3 cycles

Nombre de cycles/an

22%

65%

9%

Fréquence

Reproduction de la chienne Espèce monoœstrienne

Puberté: 6-23 moisPuberté: 6-23 mois

œstrus

Metœstrus

Anœstrus

Proœstrus

Ovulation

9j (3-17j)

9 j (3-21j)

Non gravide: 75 jGestation: 64-66 j

7 mois(2-10 mois)

Le cycle oestral

Cycle oestral Proœstrus

9j (3-17j) Ecoulement vulvaire sérosanguin (diapédèse

des érythrocytes) Muqueuse vaginale lisse (œdème)

Oestrus 9 j (3-21j) Réceptivité Frottis vaginal riche en cellules kératinisées Epithélium vaginal crénelé (déshydratation) Ovulation: 24-48h après pic LH (durée 24h)

-30 -10 10 20 30 40 50-20 0 60 70 90Jours

LH (ng/ml) E2 (pg/ml)

PRG (ng/ml)

10

20

30

40

1

2

3

4

5

6

7

8

25

50

75

ovprooestrus

Décharge LH

Diamètre folliculespréovulatoires (mm) 3-4 8-9

Lutéinisation desfollicules préovulatoires

PRG

E2

Oestrus

PRG (ng/mL)

LH

5

10

2 4

Jours

0

OVOvocytes I

FERTILITE OPTIMALE

Maturation ovocyte: 48hSurvie spermatozoïdes: 5j

Moment de l’ovulation

Saillies tous les 2j pendant l’oestrusSaillies tous les 2j pendant l’oestrus

OESTRUS

3 6

METOESTRUS

Metœstrus non gravide75 jours

Gestation64-66 jours

CJ

PRG

-15 0 15 45 75 105 135

Jours (J0=jour du pic de LH)

Pro

lact

ine (

ng

/mL)

10

30

60

Chienne gravide

Chienne non gravide

GestationSevrage

Allaitement

La prolactine

Metoestrus non gravide

Progestéronémie élevée (CJ) Aucun signe de gestation Prolactinémie élevée Sécrétion de Prostaglandines en fin

de metoestrus

Gestation vs pseudogestation

Gestation Sécrétion de prolactine et de relaxine

(placenta) au cours 2° moitié de la gestation

Progestérone (CJ): maintien de la gestation

Pseudogestation Un à 3 mois post-oestrus Perturbation du comportement Etablissement d’une lactation

Photopériode

mélatonine

Activité sexuellePrintemps-étéfévrier-mars

Naissances: « fin printemps-début été »

Polyœstrus saisonnier

Mammifère à ovulation provoquée: la chatte

Saison sexuelle

œstrus

1-3 semaines

Durée œstrus : 5-6 jours ou >20 jours

Proœstrus (2j) œstrus (5-6 j)

Œstradiol 17- (pmol/L)

60

200

Cycle anovulatoire

Ovulation

Coït

Stimulation vaginale

Décharge LH

3-4 coïts

OV24-52 h

2-11 ovocytes

0

50

100

-48 -24 0 2 4 6 8 24

Heures après 1er coït

LH (ng/ml)

4

3

2

1

1: coït sans ovulation, 2: un seul coït, 3: quatres coïts pendant 25-80 min, 4: huit à douze coïts pendant 4h

Incidence du nombre de coïts

Activité lutéale

Saillienon fécondante

Sailliefécondante

Pseudogestation Gestation

CJ 35-40 j 52-74 j66 j

CJ

20

0 30 60Jours

PRG (ng/mL)

OV

60

Pseudogestation

gestation

Progestérone

Gestation/pseudogestation

Dosage PRG: diagnostic a posteriori d’ovulation

Pseudogestation: Absence de manifestation clinique Retour en oestrus après 7-10 j

Gestation: Durée: 52-74 j (66j) Sécrétion de PRL (dés J35) Production relaxine (J20)

Conclusion

Cycle œstral: rythmicité événements cellulaires, endocriniens, comportementaux

Différence cycle oestral/cycle menstruel

Variations interspécifiques