Partie 1 - Physiologie de la reproduction · Bac ST2S Chimie, Biologie et Physiopathologie Humaines Métropole Candidat libre 2021

Partie Biologie et Physiopathologies Humaines

Phtalates, dioxines et pathologies associées

L'étude des perturbateurs endocriniens représente aujourd'hui un enjeu majeur de santé publique.

La deuxième stratégie du Plan National Santé et Environnement 4 (2019-2022) vise à réduire l'exposition de la population aux perturbateurs endocriniens et la contamination de l'environnement par des actions de recherche et d'expertise, d'information du public, de formation des professionnels et un meilleur encadrement réglementaire.

L'exposition aux perturbateurs endocriniens a augmenté, provoquant de nombreuses inquiétudes quant aux risques encourus pour la santé humaine. Ces composés affectent potentiellement l'organisme à différents niveaux: métabolisme, fonctions reproductrices, système nerveux…

Deux perturbateurs endocriniens seront plus particulièrement étudiés les phtalates et les dioxines.

Le candidat traite obligatoirement la partie 1.

PARTIE 1: Phtalates et reproduction

Les phtalates interviennent dans la fabrication d'un grand nombre de matériaux (peintures, vernis…) et de produits manufacturés (jouets, vêtements, cosmétiques…). Ils sont largement présents dans l'environnement.

Selon l'OMS, les phtalates diminueraient la fertilité masculine.

• Action sur l'appareil génital masculin lors du développement fœtal

Les phtalates ont la capacité de traverser la barrière placentaire et d'altérer le développement fœtal. Des études indiquent qu'ils pourraient entraîner des malformations de l'appareil génital masculin et altérer la production du sperme.

Situés initialement dans la cavité abdominale, les testicules du fœtus migrent normalement dans les bourses vers la fin de la grossesse. Si les testicules restent dans la cavité abdominale, le sujet est atteint de cryptorchidie ("testicules cachés").

Les conséquences sont les suivantes:

la puberté se déroule normalement et les caractères sexuels se développent,

l'adulte est stérile,

la structure microscopique des testicules révèle des anomalies au niveau des tubes séminifères. Cependant, les cellules interstitielles, localisées entre les tubes séminifères, qui sécrètent la testostérone, sont parfaitement normales.

PARTIE 1 - Document 1: Organisation de l'appareil reproducteur masculin

Au cours de la formation des gamètes mâles, les cellules souches, présentes dans les tubes séminifères des testicules, subissent des divisions et des transformations structurales pour devenir des spermatozoïdes matures.

Chez l'individu cryptorchide, la formation des gamètes mâles conduit à une mobilité des spermatozoïdes réduite. Cette anomalie est incompatible avec leur fonction. Le document 2 schématise l'ultrastructure d'un spermatozoïde normal.

PARTIE 1 - Document 2: Schéma de l'ultrastructure d'un spermatozoïde mature

• Régulation de la fonction reproductrice chez l'homme

Une étude française publiée en 2012 a démontré que les phtalates diminuaient, in vitro, la production de testostérone de 30 %.

Les mécanismes de régulation de la production de la testostérone ont été étudiés grâce à des expériences historiques réalisées sur des animaux dont la physiologie est similaire à celle de l'homme.

En 1973, des chercheurs pratiquent des cultures de tubes séminifères de testicules de porc. Les tubes séminifères sont placés à 35°C pendant 20 jours dans un milieu nutritif complet. Les conditions et les résultats de ces expériences figurent dans le tableau ci-après:

Expérience réalisée · Tubes séminifères dans un milieu sans LH · Tubes séminifères dans un milieu avec LH

Résultat obtenu · Faible concentration de testostérone dans le milieu de culture · Concentration élevée de testostérone dans le milieu de culture

La concentration sanguine de LH en continu est mesurée chez des souris mâles. Deux lots de souris sont étudiés:

des souris témoins ayant une production de testostérone normale,

des souris castrées ne produisant plus de testostérone.

Les résultats sont présentés dans le document 3A.

La synthèse de testostérone est inactivée chez des rats adultes. Certains animaux sont ensuite traités par des dépôts sous-cutanés de testostérone, qui délivrent l'hormone dans le fluide séminifère (liquide présent dans la lumière des tubes séminifères) à des concentrations allant de 5 à 20 ng·mL⁻¹. Après 60 jours, les animaux sont sacrifiés et les spermatides matures (sur le point de se transformer en spermatozoïdes) sont dénombrées. Les résultats sont présentés sur le document 3B.

PARTIE 1 - Document 3: Relations entre la testostérone et la LH

1.3.

Reporter sur la copie les annotations correspondant aux repères 1 à 5 du document 1C montrant les étapes de la formation des spermatozoïdes ainsi que les noms des divisions successives des cellules à l'origine des spermatozoïdes correspondant aux repères A et B.

1.4.

Expliquer, à l'aide de l'analyse du document 1B, la stérilité des individus atteints de cryptorchidie.

1.5.

Expliquer pourquoi le développement des caractères sexuels est normal chez l'individu souffrant de cryptorchidie.

1.8.

Déduire de ces résultats le rôle de la LH.

1.9.

Analyser et interpréter les résultats présentés dans le document 3A.

1.10.

Indiquer l'effet de la testostérone mis en évidence dans le document 3B.

1.11.

Réaliser un schéma présentant les relations entre LH, testostérone et spermatogenèse.