Exercices: Les appareils reproducteurs

Nommer les deux types de gamètes humains, indiquer dans quels organes chacun est produit et citer une différence observable entre eux.

Sur l'image de l'appareil reproducteur féminin, quatre structures sont repérées par des numéros. Écrire le nom des structures repérées et indiquer dans laquelle se forment les ovules.

Sur l'image de l'appareil reproducteur masculin en coupe, quatre structures sont repérées par des numéros. Écrire le nom des structures repérées et décrire le chemin que parcourent les spermatozoïdes depuis leur formation dans les testicules jusqu'à leur sortie vers l'extérieur, en nommant les structures qu'ils traversent.

Expliquer ce que sont les gamètes et en quoi ils se distinguent des autres cellules du corps du point de vue de leur fonction.

Nommer dans l'ordre les structures de l'appareil reproducteur féminin par lesquelles passe l'ovule depuis sa formation jusqu'à son arrivée dans l'utérus.

Expliquer quelle est la fonction des trompes de Fallope et justifier pourquoi elles ne sont pas le lieu adéquat pour le développement d'une grossesse.

Indiquer si ces affirmations sont vraies ou fausses et justifier la réponse : a) les ovaires produisent des ovules et des hormones sexuelles ; b) l'urètre de l'homme ne transporte que de l'urine ; c) l'embryon s'implante et se développe dans l'utérus.

Expliquer ce qu'est le sperme et quelles glandes, en plus des testicules, apportent les liquides qui le composent.

Expliquer où se produit habituellement la fécondation dans l'appareil reproducteur féminin et quel trajet effectue ensuite le zygote jusqu'à se fixer à l'endroit où il se développera.

Les testicules sont situés en dehors de la cavité abdominale, dans le scrotum, car la formation des spermatozoïdes nécessite une température légèrement inférieure à celle de l'intérieur du corps. Expliquer ce qui pourrait arriver à la production de spermatozoïdes si les testicules étaient toujours maintenus à la température interne du corps.

En plus de produire des gamètes, les ovaires et les testicules fabriquent des hormones sexuelles. Expliquer de quel type d'organes il s'agit donc pour les ovaires et les testicules, et citer deux changements que ces hormones provoquent pendant la puberté.

L'appareil reproducteur féminin fonctionne de manière cyclique et le masculin, de manière continue. Relier cette différence à la façon dont les gamètes mûrissent dans chaque cas et expliquer quelle conséquence cela a sur les jours fertiles de chaque cycle.

Après l'éjaculation, les spermatozoïdes doivent parcourir un long chemin dans l'appareil reproducteur féminin. Décrire ce trajet et expliquer pourquoi, sur les millions qui sont émis, seuls quelques centaines parviennent près de l'ovule.

Avec l'âge, la prostate peut grossir et gêner l'écoulement de l'urine. En tenant compte de l'anatomie des appareils reproducteur et urinaire masculins, expliquer pourquoi une glande reproductrice affecte la miction.

Expliquer la différence entre la vulve et le vagin et justifier pourquoi connaître les noms corrects des parties de son propre corps aide à prendre soin de sa santé.

Les méthodes contraceptives de barrière, comme le préservatif, empêchent les spermatozoïdes d'atteindre l'utérus. Expliquer à quel endroit du trajet elles agissent et quelle protection supplémentaire le préservatif offre par rapport aux autres méthodes.

Un camarade de classe soutient deux idées erronées : « Après une vasectomie, un homme ne peut plus éjaculer de sperme et perd ses caractères masculins parce qu'il n'a plus de testostérone », et « chez une femme ayant subi une ligature des trompes, les règles disparaissent parce que l'ovule n'arrive pas dans l'utérus ».

1. a) Réfuter de façon argumentée l'affirmation concernant l'homme : expliquer d'où provient la majeure partie du volume du sperme éjaculé et préciser pourquoi la vasectomie n'empêche pas la testostérone d'arriver dans le sang ni ne modifie ses effets.
2. b) Réfuter l'affirmation concernant la femme : expliquer pourquoi elle continue d'avoir un cycle menstruel et d'ovuler normalement malgré des trompes sectionnées.

Observer les caractéristiques comparées des deux gamètes humains :

• Spermatozoïde : longueur d'environ 0,05 mm, sans réserves nutritives, mobile grâce à un flagelle, production continue d'environ 100 millions par jour.

• Ovule : diamètre d'environ 0,15 mm (un volume des centaines de fois plus grand), immobile, riche en réserves nutritives, maturation d'un ovule tous les 28 jours.

1. a) Justifier pourquoi le spermatozoïde a besoin d'une conception aussi légère et d'une production aussi massive, en la reliant aux obstacles physiques et au trajet qu'il affronte dans l'appareil reproducteur féminin.
2. b) Expliquer pourquoi il serait biologiquement impossible et néfaste pour la femme de faire mûrir des millions d'ovules à la fois, compte tenu du coût énergétique de la fabrication des réserves et du type de gestation des mammifères.

Une femme se rend aux urgences avec une douleur abdominale aiguë à la 7e semaine de grossesse. L'échographie confirme que l'embryon n'est pas dans l'utérus, mais s'est implanté dans la paroi d'une des trompes de Fallope (grossesse extra-utérine tubaire).

1. a) Sachant que l'embryon met normalement entre 5 et 7 jours pour aller de la zone de fécondation jusqu'à l'utérus, propulsé par des cils et des contractions musculaires, déduire quel défaut fonctionnel ou anatomique de la trompe a pu provoquer son blocage à cet endroit.
2. b) Comparer la structure et la capacité de distension du myomètre de l'utérus avec la fine couche musculaire de la trompe de Fallope. À partir de cette comparaison, justifier pourquoi cette grossesse n'est pas viable et constitue une urgence chirurgicale en raison du risque de rupture et d'hémorragie grave.

Un couple ayant des problèmes de fertilité a recours à la fécondation in vitro (FIV). Au laboratoire, 6 ovocytes sont fécondés avec succès par les spermatozoïdes du couple et, après avoir observé que les embryons se divisent bien pendant trois jours, les médecins transfèrent l'embryon de meilleur aspect dans l'utérus de la mère. Cependant, deux semaines plus tard, le test de grossesse est négatif.

1. a) Indiquer avec précision quels processus physiologiques naturels ont été remplacés artificiellement dans la boîte de laboratoire et quel processus biologique fondamental dépendait exclusivement de l'utérus et n'a pas pu se dérouler avec succès.
2. b) Proposer deux hypothèses biologiques indépendantes qui expliquent pourquoi la technique peut échouer malgré le transfert d'un embryon vivant et apparemment sain.

Un couple n'arrive pas à obtenir une grossesse après deux ans d'essais. Le spermogramme de l'homme montre des spermatozoïdes sains, mobiles et abondants, mais les examens médicaux révèlent que la femme présente une obstruction totale et irréversible des deux trompes de Fallope à cause d'une ancienne infection. Le médecin écarte complètement l'insémination artificielle intra-utérine et leur propose de recourir directement à la fécondation in vitro (FIV).

1. a) En suivant le trajet que parcourent les gamètes, justifier pourquoi l'insémination artificielle (introduire le sperme avec une canule directement dans l'utérus) échouerait à coup sûr chez cette patiente.
2. b) Expliquer comment la FIV contourne ce problème anatomique précis et permet à la femme de porter son propre enfant.

Pendant l'enfance, l'axe hormonal reproducteur reste « endormi ». À l'arrivée de la puberté, l'hypophyse commence à libérer des gonadotrophines, qui incitent les testicules à sécréter de la testostérone et les ovaires à sécréter des œstrogènes et de la progestérone.

1. a) Imaginer un adolescent dont les ovaires ou les testicules répondent normalement aux signaux hormonaux, mais dont les cellules du reste du corps n'ont pas de récepteurs fonctionnels pour les œstrogènes ou la testostérone. Prévoir ce qui se passera pour la maturation de ses gamètes et pour l'apparition de ses caractères sexuels secondaires (pilosité, seins, mue de la voix).
2. b) Justifier, du point de vue de la dépense énergétique de l'organisme, pourquoi la puberté se déclenche durant la deuxième décennie de vie et non pendant la petite enfance.

Le processus de formation et de maturation complète d'un spermatozoïde (spermatogenèse) dure entre 65 et 75 jours dans l'espèce humaine. Analyser le cas suivant :

• 1er février : Un homme a pendant quatre jours une fièvre très élevée (supérieure à 39 °C) due à une infection virale. La chaleur excessive détruit une grande partie des cellules en cours de formation dans ses tubes séminifères.

• 10 février : On réalise un spermogramme et les résultats sont tout à fait normaux.

• 15 avril : On répète le spermogramme et la numération montre une baisse drastique du nombre de spermatozoïdes et une forte proportion de formes anormales.

1. a) Justifier pourquoi les dommages thermiques de la fièvre ne se sont pas manifestés dans l'analyse de février et ont mis plus de deux mois à devenir visibles.
2. b) Si cet homme souhaite retrouver la qualité de son sperme pour avoir un enfant, quand son spermogramme devrait-il revenir à des valeurs optimales ? Justifier la prévision.

Analyser le tableau comparatif suivant entre deux espèces de vertébrés :

1. a) Justifier pourquoi la fécondation interne a été une adaptation indispensable pour que les vertébrés colonisent le milieu terrestre en dehors de l'eau, en expliquant ce qui arriverait aux gamètes humains s'ils étaient libérés à l'air libre.
2. b) Expliquer le compromis énergétique (« trade-off ») que montre le tableau : pourquoi l'espèce humaine ne s'éteint-elle pas alors qu'elle produit si peu de gamètes femelles, et pourquoi la truite, en revanche, s'éteindrait-elle rapidement si elle adoptait le même taux de production que la femme ?