Embryologie appreil urinaire- UE7 PDF

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Pr. Manuel Mark 2017

LE DEVELOPPEMENT DES GONADES ET DES CONDUITS GENITAUX A. INTRODUCTION La mise en place des gonades et des conduits génitaux débute à la 4e semaine (donc en même temps que celle du mésonéphros) et s'effectue en 2 étapes. - La première période, de la 4e à la 6e semaine correspond à un stade indifférencié (= stade ambisexuel) où l'on rencontre les mêmes structures dans les deux sexes. - Durant la seconde période, qui débute à la 6e semaine, il y a soit une évolution "active" dans le sens mâle, soit une évolution plus "neutre" dans le sens féminin. Cette différenciation sexuelle s’opère d’abord sous l'influence du sexe génétique (présence ou absence d’un chromosome Y qui conditionne le sexe gonadique), puis de stimuli hormonaux (= testostérone et hormone antiMüllérienne, qui sont secrétées par le testicule). B. LE STADE AMBISEXUEL DU DEVELOPPEMENT DES GONADES ET DES CONDUITS GENITAUX B.1. Développement des gonades pendant la période ambisexuelle Les gonades se constituent à partir de 3 populations cellulaires : - La crête génitale à l’origine des cellules somatiques associées aux cellules germinales: cellules de Sertoli, cellules folliculeuses de l’ovaire - Le mésenchyme mésonéphrotique dont dérivent les cellules endothéliales des capillaires testiculaires - les cellules germinales primordiales L’origine des cellules de Leydig et des cellules péritubulaires (crête génitale et/ou mésenchyme mésonéphrotique) n’est pas connue avec certitude 1) Le dispositif initial à la 4e semaine La crête génitale est un épaississement de la portion de l'épithélium cœlomique qui tapisse la paroi ventrale du mésonéphros. 2) Au cours des 5e et 6e semaines - La crête génitale est colonisée par les cellules germinales primordiales. Celles-ci naissent de l’épiblaste au début la gastrulation (15e jour post-fécondation) et se regroupent ensuite, au 21e jour, dans la paroi postérieure de la vésicule vitelline. Leur nombre est de l’ordre de quelques dizaines : chez l’embryon de souris on compte environ 40 cellules germinales primordiales au niveau de ce lieu de rassemblement Les cellules germinales primordiales colonisent la gonade en migrant, par mouvements amiboïdes, le long des parois de l'intestin primitif et dans le mésentère dorsal. Elles prolifèrent activement au cours de leur migration pour atteindre le nombre de quelques milliers (3000 chez l’embryon de souris). - La migration des cellules germinales primordiales des mammifères peut être facilement suivie car ces cellules sont riches en phosphatase alcaline, dont on peut détecter l'activité par une technique histoenzymatique. On sait que leur survie, durant cette phase de migration est permise grâce à l’interaction entre le récepteur tyrosine kinase KIT présent la surface des cellules germinales primordiales et son ligand exprimé par les tissus avoisinants - Durant leur migration, certaines cellules germinales primordiales se perdent dans la paroi dorsale de l'embryon ou dans l’ébauche de la glande surrénale. La plupart de ces cellules ectopiques meurent par apoptose. Da ns de rares cas, elles prolifèrent donnant

naissance à des tumeurs, les tératomes embryonnaires qui contiennent des tissus très divers (glandes, poils, dents, etc.). Il s’agit de tissus normaux habituellement formés au cours de l'embryogenèse, mais disposés ici de façon désordonnée. Le développement de tératomes à partir de cellules germinales primordiales montre qu’elles peuvent devenir pluripotentes lorsqu’elles se retrouvent en dehors de leur environnement physiologique. Il est intéressant de noter à ce propos, que les cellules germinales primordiales expriment des gènes de pluripotence comme le facteur de transcription OCT4, également exprimés par les cellules de la masse cellulaire interne. - Les cellules germinales primordiales qui ont colonisé la gonade embryonnaire ont perdu leur capacité de migrer et c elle d’exprimer la phosphatase alcaline: on les appelle maintenant « gonocytes ». - A la 6e semaine, les cellules la crête génitale prolifèrent réalisent une transition épithélio-mésenchymateuse, ingressent dans le mésenchyme mésonéphrotique. A ce stade du développement embryonnaire, il n’est pas encore possible de distinguer l'ovaire du testicule d'après l’aspect histologique. B.2. Développement des conduits génitaux durant la période ambisexuelle - Le canal de Wolff intervient largement dans la constitution des voies excrétrices du testicule. - C'est un autre canal, le canal de Müller (ou canal paramésonéphrotique) qui forme l’essentiel des voies excrétrices l'ovaire. 1)

La formation du canal de Müller

- Le canal de Müller apparaît en même temps que les crêtes génitales, mais après le canal de Wolff : le canal de Wolff induit la formation du canal de Müller. Un argument en faveur de l’existence de ce phénomène d’induction est l’association entre l’absence d’un rein et l’absence des dérivés Müllériens du même côté. - La première ébauche du canal de Müller est un épaississement de l'épithélium cœlomique localisé sur la face latérale (= externe) du mésonéphros. Cet épaississement s'invagine dans le mésenchyme mésonéphrotique vers le canal de Wolff, formant une tige pleine, allongée dans le sens antéro-postérieur. Cette tige se creuse ensuite d'une lumière: le canal de Müller est alors constitué. - Le canal de Müller descend en dehors du canal de Wolff au niveau du mésonéphros. Au voisinage du pôle inférieur du mésonéphros, il croise ventralement le canal de Wolff et le longe désormais en dedans. Il s'infléchit ensuite vers la ligne médiane où il s’accole à son homologue du côté opposé dans sa partie terminale. De cette accolement résulte une structure impaire et médiane, le canal utéro-vaginal, qui vient buter, sans s'ouvrir, contre la paroi dorsale du sinus urogénital, entre les orifices des 2 canaux de Wolff. C LA DIFFERENCIATION DES GONADES ET DES CONDUITS GÉNITAUX INTERNES C.1. Différenciation sexuelle mâle et migration du testicule Les phénomènes de masculinisation de la gonade et des conduits génitaux débutent dès la fin de la 6e semaine. Ils sont caractérisés par : - La différenciation testiculaire à partir de la gonade primitive bipotente : à la fin de la 6e semaine il devient possible de distinguer le testicule de l’ovaire sur des coupes histologiques . - Des phénomènes de morphogenèse au niveau des canaux de Wolff.

- La régression puis la disparition des canaux de Müller. - La migration des testicules.

- Elles dérivent presque entièrement des canaux de Wolff , dont la morphogenèse est à l’origine: - de l'épididyme - du canal déférent - du canal éjaculateur qui débouche dans l'urètre prostatique - des vésicules séminales qui se développent par bourgeonnement de la paroi du canal de Wolff à la jonction du canal déférent et du canal éjaculateur

1) Différenciation testiculaire - Les cellules dérivées de la crête génitale qui ont envahi le mésenchyme mésonéphrotique entourent les gonocytes donnant naissance aux cordons séminifères (ou cordons testiculaires) qui, à la puberté, développeront chacun une lumière pour devenir des tubes séminifères. - Les cellules de la crête génitale restées en surface du testicule s'aplatissent pour former un mésothélium continu avec celui de la cavité péritonéale . - Du mésenchyme mésonéphrotique s'interpose entre les tubes séminifères et ce mésothélium. Ses fibroblastes sécrètent des fibres de collagène pour former l'albuginée testiculaire, une enveloppe constituée d’un tissu conjonctif dense entourant le testicule. - Les cordons séminifères sont constitués de deux types cellulaires.

- Chez le mâle, le canal de Wolff persiste entièrement à l'exception de sa partie toute antérieure dont la régression produit un petit kyste juxta-testiculaire: l'appendice de l'épididyme (hydatide pédiculée). - L'urètre prostatique et l'urètre membraneux dérivent du sinus urogénital et possède par conséquent une origine endodermique. L'urètre pénien est également d'origine endodermique. Seul le méat urinaire a une origine ectodermique. 3)

1) Les cellules dont les noyaux sont localisés en périphérie des cordons dérivent de la crête génitale. Ce sont les précurseurs des cellules de Sertoli. Elles sécrètent de l'AMH (AntiMüllerian Hormone ; hormone anti-Müllérienne) dès la 8e semaine.

- Le canal de Müller régresse dès la 8e semaine, mais des reliquats müllériens persistent aux extrémités du tractus génital mâle. - Le reliquat antérieur forme un petit kyste juxta-testiculaire l'appendice du testicule (hydatide sessile du testicule). - Le reliquat postérieur est l'utricule prostatique, un diverticule de l'urètre prostatique situé entre les abouchements des 2 canaux éjaculateurs dans l'urètre. Sur le plan embryologique, l'utricule prostatique est (comme la prostate) partiellement homologue au vagin féminin.

2) Les grandes cellules sphériques, dont les noyaux occupent une position centrale dans les cordons, proviennent de la différenciation des cellules germinales primordiales. Ce sont les gonocytes. Ils se multiplient activement, par des mitoses « classiques », de la 15e semaine au 7e mois de la vie fœtale, puis sortent du cycle cellulaire et restent en G0, jusqu’à la naissance. A la naissance et jusqu’à 6e mois, les gonocytes sont déplacés à la périphérie des cordons séminifères (= margination des gonocytes) donnant des spermatogonies souches qui recommencent à se diviser.

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La migration du testicule

a) La formation des canaux inguinaux rend possible la migration complète des testicules

- A la périphérie des cordons séminifères, se différencient les myofibroblastes péritubulaires qui formeront (à la puberté) la tunique propre des tubes séminifères.

- Les canaux inguinaux forment, sous la peau de la paroi abdominale, des chemins pour la descente des testicules dans le scrotum. Ils se constituent vers 5 mois. Ce sont des évaginations des différents plans musculaires et aponévrotiques de la paroi abdominale ventrale postérieure, ainsi que du péritoine entre la peau et le plan osseux. L'évagination du péritoine qui participe à la formation des canaux inguinaux est appelée canal péritonéovaginal (ou processus vaginal du péritoine) [Note: processus vaginal = en forme de gaine (du latin vagina : gaine)].

- Entre les cordons séminifères se différencient des cellules de Leydig. Elles sécrètent de la testostérone, dès la 6e semaine (bien qu'elles ne soient reconnues morphologiquement qu'à la 8è semaine : leur différenciation fonctionnelle précède leur différenciation morphologique). Leur origine embryologique (crête génitale ou mésenchyme mésonéphrotique) reste débattue. Elles forment des amas cellulaires très volumineux au début du 2è trimestre (3è et 4è mois), c’est à dire au moment de la différenciation du tractus génital. Ces amas régressent ensuite au 5è mois : les cellules ne disparaissent pas, mais elles se mettent au repos et ne sont donc plus identifiables morphologiquement jusqu'au début de la puberté (vers 11 ans).

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La régression des canaux de Müller

- On notera que des canaux inguinaux complets se développent également chez l’embryon féminin, mais que les ovaires n'y pénètrent pas. b) Migration du testicule - Le testicule, qui s’est formé en position intra-abdominale, dorsale et rétro-péritonéale, migre entre le 3e et le 8e mois. Il gagne d'abord la cavité pelvienne, puis il emprunte le canal inguinal pour se localiser définitivement au fond de la bourse homolatérale. Il migre en suivant le trajet d’un cordon mésenchymateux: le gouvernail du testicule. En effet, tandis que le mésonéphros régresse à la 7e semaine, le testicule augmente de volume : les ligaments inférieur et supérieur du mésonéphros se rattachent alors aux pôles du testicule. - Le ligament supérieur (ligament diaphragmatique) régresse puis disparaît chez le mâle. - Le ligament inférieur (ligament inguinal) prend le nom de gubernaculum testis ou gouvernail du testicule. (Ces ligaments sont en réalité des cordons de mésenchyme dont la structure histologique n’est pas comparable à celle des ligaments de l’adulte). - Vers 5 mois apparaissent les canaux inguinaux qui sont tapissés intérieurement par les processus vaginaux émanant du péritoine. Du 6e au 8e mois, le testicule migre à travers le canal inguinal en suivant le gubernaculum, jusqu'au fond des bourses.

Formation des voies excrétrices du testicule

a) Voies excrétrices intra-testiculaires - Elles sont représentées par : - les tubes droits qui prolongent les tubes séminifères ; - le rete testis, un réseau formé de tubes droits anastomosés, situé au niveau du hile du testicule. Comme les cellules de Sertoli, celles des voies excrétrices intratesticulaires dérivent de l'épithélium cœlomique (= de la crête génitale). - La jonction entre les voies excrétrices intra- et extra-testiculaires est assurée par 10 à 20 tubes urinaires mésonéphrotiques qui se différencient en canaux efférents. Les tubes urinaires formés dans la partie inférieure (ou caudale) du mésonéphros dégénèrent partiellement donnant une formation kystique vestigiale de petite taille, le paradidyme

- Lorsque la migration est achevée, la partie antérieure (supérieure) du canal péritonéo-vaginal s'oblitère. Cette

b) Voies extra-testiculaires

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C'est une cause relativement fréquente (2% des cas) de stérilité masculine. Elle est due, dans 80% des cas, à une mutation du gène CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator). Ce gène code pour une protéine transmembranaire fonctionnant comme un canal pour les ions chlorure. Des mutations d'autres régions du même gène sont responsables de la forme classique de la mucoviscidose. Certains patients atteints de stérilité par ABCD peuvent développer une forme de mucoviscidose tardive.

oblitération est progressive, et se poursuit durant la première année après la naissance. Cette partie supérieure du canal péritonéo-vaginal donne le ligament péritonéo-vaginal. La partie inférieure persiste donnant la tunique vaginale du testicule qui entoure partiellement l’organe. Ce qui reste du gubernaculum forme le ligament scrotal qui arrime le testicule au fond de la bourse. c) Mécanismes de la migration - La descente du testicule est due au raccourcissement du gubernaculum. Elle est hormono-dépendante et s'opère en 2 phases : une phase trans-abdominale et une phase inguinoscrotale - Phase trans-abdominale. Entre le 3e et le 5e mois, la descente du testicule dans la cavité pelvienne est contrôlée par un peptide ressemblant à l’insuline et sécrété par les cellules de Leydig, le facteur insulin-like3 (INSL3 ; facteur 3 insulino-semblable). Des mutations du gène INSL3 ont été trouvées chez des patients atteints de cryptorchidie (rare).

2) Anomalies de la migration testiculaire: la cryptorchidie. - Il s’agit de la présence permanente du testicule hors des bourses, consécutive à un arrêt de sa migration. Le testicule cryptorchide peut être en situation abdominale (10% des cas), inguinale (20%) ou inguino-scrotale (70% des cas). - La cause théorique de cet arrêt peut être une insuffisance de sécrétion de testostérone, un déficit en hormone insulin-like 3, ou un défaut de réceptivité à la testostérone. - A la naissance, cet état se rencontre chez 30% des prématurés et 3% des garçons à terme. Dans la plupart des cas, le testicule descend dans le scrotum avant la fin de la 1ère année. La fréquence réelle de la cryptorchidie est de 0,5% à 1 an. - La cryptorchidie est doublement néfaste : elle s’accompagne d’une absence de maturation de la lignée germinale et augmente d’un facteur 30 le risque de cancer du testicule. Elle doit être traitée. On essaye d'abord de faire descendre le testicule par un traitement hormonal : testostérone, hormone chorionique gonadotrophe humaine (hCG), ou GnRH (Gonadotrophin Releasing Hormone, d'origine hypothalamique); en cas d'échec (fréquent) du traitement médical, le traitement devient chirurgical (orchidopexie =intervention qui consiste à amener et à fixer le testicule dans le scrotum).

- Phase inguino-scrotale. Entre le 6e et le 8e mois, la descente à travers le canal inguinal s’opère sous la dépendance des androgènes testiculaires. - On notera que l'achèvement de la migration testiculaire à l'âge de 8 mois (post-conception) est une moyenne. Il n'est pas rare que cette migration ne se termine dans les 6 semaines qui suivent la naissance. 5) La différenciation post natale du testicule - A la naissance, le testicule humain contient des gonocytes et quelques spermatogonies - Les cellules germinales présentes à la naissance sont en majorité des gonocytes. Ils occupent le centre des cordons séminifères. Dès les premiers jours et jusqu’aux 6 premiers mois de la vie postnatale, les gonocytes se déplacent à la périphérie des cordons séminifères (« margination des gonocytes »), et se différencient en spermatogonies souches. Chez les mammifères, autour de la naissance, se produit une activation temporaire de l’axe gonadotrope (appelée mini-puberté par certains auteurs). Chez l’Homme, les taux sériques de FSH, LH et testostérone sont transitoirement élevés durant les 6 premiers mois période durant laquelle les cellules de Sertoli se multiplient activement (sous l’influence de la FSH). - Les taux sériques de FSH, LH et testostérone chutent après 6 mois et restent à des niveaux très faibles jusqu’à 10 ans. Par ailleurs, entre 6 mois et 2 ans, le nombre de spermatogonies diminue par apoptose. Cette mort cellulaire physiologique est nécessaire pour faire correspondre la production des spermatocytes et de spermatides et le nombre de cellule de Sertoli, chaque cellule de Sertoli ne pouvant nourrir qu’un nombre limité de cellules germinales. - A partir de 3 ans, les cordons testiculaires produisent des spermatocytes de premier ordre, mais la spermiogenèse est inexistante jusqu’à la puberté. - A la puberté les cordons testiculaires acquièrent une lumière et se transforment en tubes séminifère : la prolifération des spermatogonies reprend concomitamment à l’élévation des taux sériques de FSH, LH et testostérone.

- Le pronostic sur la fertilité est médiocre, même une fois la descente obtenue, car il est établi que l'augmentation de la température testiculaire (due à sa localisation inguinale ou abdominale) n'est pas le seul facteur responsable de la dégénérescence de la lignée germinale. En effet, dans les cas de cryptorchidie unilatérale, le testicule qui est descendu spontanément présente très souvent des anomalies histologiques. 3) Persistance du processus vaginal Le canal péritonéo-vaginal : -se forme dans les 2 sexes durant la période fœtale - met transitoirement en communication la cavité péritonéale et la tunique vaginale testiculaire chez le fœtus de sexe masculin - est souvent fermé à la naissance (40% des enfants) et peut encore se fermer pendant les 2 premières années de la vie. - il peut rester ouvert sur toute sa longueur ou seulement à sa partie proximale ce qui est à l’origine des hernies inguinales congénitales (= hernie inguinales indirectes) chez le garçon et, bien que plus rarement, aussi chez la fille. Dans ces conditions, une anse intestinale peut fait hernie jusque dans le scrotum ou dans la grande lèvre - un canal péritonéo-vaginal persistant peut présenter une ouverture trop étroite pour permettre le passage d’une anse intestinale. Dans ces conditions, du liquide péritonéal, en suintant dans canal péritonéo-vaginal, peut former un kyste liquidien autour du testicule (= hydrocèle du testicule) ou du cordon spermatique (= kyste du cordon spermatique). . 4) Torsion du cordon spermatique

D. ANOMALIES CONGENITALES ISOLEES DES VOIES GENITALES MALES, ANOMALIES DE LA MIGRATION DU TESTICULE ET DE L'INVOLUTION DU PROCESSUS VAGINAL

La torsion du cordon spermatique (canal déférent, artères et veines spermatiques), appelée improprement «torsion du testicule» est sous-tendue par une anomalie congénitale de fixation du pôle inférieur du testicule à la face profonde du scrotum, qui permet à celui-ci de tourner autour de l'axe du cordon spermatique. L'artère spermatique se trouve comprimée par cette torsion et le test...