Physiologie testiculaire

Les testicules d'un adulte en bonne santé sont appariés, ovoïdes, longs de 3,6 à 5,5 cm et larges de 2,1 à 3,2 cm. Chacun pèse environ 20 g. Situés dans le scrotum, ces glandes ont une température inférieure de 2 à 2,5 °C à celle de la cavité abdominale, ce qui favorise les échanges thermiques entre la spermatogenèse et le système veineux superficiel. Le flux veineux sortant des testicules et de leurs annexes forme un plexus, dont le sang pénètre dans la veine rénale à gauche et dans la veine génitale inférieure à droite. Le testicule est entouré d'une épaisse capsule composée de trois couches: la tunique vaginale viscérale, l'enveloppe protéique et la tunique vasculaire interne. L'enveloppe protéique est fibreuse. Les membranes contiennent des fibres musculaires lisses, dont la contraction favorise le mouvement des spermatozoïdes vers l'épididyme. Sous la capsule se trouvent environ 250 lobules pyramidaux séparés les uns des autres par des cloisons fibreuses. Chaque lobule contient plusieurs tubes séminifères contournés de 30 à 60 cm de long. Ces tubes représentent plus de 85 % du volume du testicule. De courts tubes droits relient les tubes directement au rete testis, d'où les spermatozoïdes pénètrent dans le canal épididyme. Ce dernier, une fois redressé, atteint 4 à 5 m de long et, une fois enroulé, forme la tête, le corps et la queue de l'épididyme. Les cellules de Sertoli et les spermatocytes sont situés dans l'épithélium entourant la lumière du tubule. Les cellules de Leydig, les macrophages, les vaisseaux sanguins et les vaisseaux lymphatiques se trouvent dans le tissu interstitiel entre les tubules.

Les cellules cylindriques de Sertoli remplissent de nombreuses fonctions: barrière (en raison de contacts étroits entre elles), phagocytaire, transport (participation au mouvement des spermatocytes vers la lumière du tubule) et, enfin, endocrine (synthèse et sécrétion de protéines de liaison aux androgènes et d'inhibine). Les cellules de Leydig polygonales ont une ultrastructure (prononcé réticulum endoplasmique lisse) et des enzymes caractéristiques des cellules productrices de stéroïdes.

Les testicules jouent un rôle majeur dans la physiologie de la reproduction masculine. Ainsi, l'acquisition du phénotype masculin par le fœtus est largement déterminée par la production de substance inhibitrice de Müller et de testostérone par les testicules embryonnaires, tandis que l'apparition des caractères sexuels secondaires à la puberté et la capacité de reproduction sont déterminées par les activités stéroïdogènes et spermatogènes des testicules.

Synthèse, sécrétion et métabolisme des androgènes. Dans leur production, les testicules jouent un rôle plus important que le cortex surrénalien. Il suffit de dire que seulement 5 % de la T est formée en dehors des testicules. Les cellules de Leydig sont capables de la synthétiser à partir d'acétate et de cholestérol. La synthèse de ce dernier dans les testicules n'est probablement pas différente de celle qui se déroule dans le cortex surrénalien. L'étape clé de la biosynthèse des hormones stéroïdes est la conversion du cholestérol en prégnénolone, qui implique le clivage de la chaîne latérale en présence de NADH et d'oxygène moléculaire. La conversion ultérieure de la prégnénolone en progestérone peut se produire de diverses manières. Chez l'homme, la voie prédominante semble être la voie D5 ^, au cours de laquelle la prégnénolone est convertie en 1,7a-hydroxyprégnénolone, puis en déhydroépiandrostérone (DHEA) et en T. Cependant, la voie D4, ^via la 17-hydroxyprogestérone et l'androstènedione, est également possible. Les enzymes responsables de ces transformations sont la 3-bêta-oxystéroïde déshydrogénase, la 17a-hydroxylase, etc. Dans les testicules, comme dans les glandes surrénales, des conjugués stéroïdiens (principalement des sulfates) sont également produits. Les enzymes qui clivent la chaîne latérale du cholestérol sont localisées dans les mitochondries, tandis que celles qui synthétisent le cholestérol à partir de l'acétate et la testostérone à partir de la prégnénolone sont situées dans les microsomes. La régulation substrat-enzyme existe dans les testicules. Ainsi, chez l'homme, l'hydroxylation des stéroïdes en position 20 est très active, et les 20a-oxymétabolites de la progestérone et de la prégnénolone inhibent la 17a-hydroxylation de ces composés. De plus, la testostérone peut stimuler sa propre formation, affectant la conversion de l'androstènedione.

Les testicules adultes produisent 5 à 12 mg de testostérone par jour, ainsi que des androgènes faibles comme la déhydroépiandrostérone, l'androstènedione et l'androstène-3bêta,17bêta-diol. Le tissu testiculaire produit également de faibles quantités de dihydrotestostérone, et des enzymes d'aromatisation sont présentes, ce qui entraîne la pénétration de faibles quantités d'œstradiol et d'œstrone dans le sang et le liquide séminal. Bien que les cellules de Leydig soient la principale source de testostérone testiculaire, des enzymes de stéroïdogenèse sont également présentes dans d'autres cellules du testicule (épithélium tubulaire). Elles pourraient contribuer à la production des taux élevés de testostérone locale nécessaires à une spermatogenèse normale.

Les testicules sécrètent de la testostérone de manière épisodique plutôt que continue, ce qui explique en partie les importantes fluctuations du taux sanguin de cette hormone (3-12 ng/ml chez un jeune homme en bonne santé). Le rythme circadien de la sécrétion de testostérone assure son maximum sanguin au petit matin (vers 7 h) et son minimum l'après-midi (vers 13 h). La testostérone est présente dans le sang principalement sous forme de complexe avec la globuline liant les hormones sexuelles (SHBG), qui lie la testostérone et la DHT avec une plus grande affinité que l'estradiol. La concentration de SHBG diminue sous l'influence de la testostérone et de l'hormone de croissance et augmente sous l'influence des œstrogènes et des hormones thyroïdiennes. L'albumine se lie moins fortement aux androgènes que les œstrogènes. Chez une personne en bonne santé, environ 2 % de la testostérone sérique est à l'état libre, 60 % est liée à la SHBG et 38 % à l'albumine. La testostérone libre et la testostérone liée à l'albumine (mais pas à la SHBG) subissent des transformations métaboliques. Ces transformations se limitent principalement à la réduction du groupe D4 ^- céto avec formation de dérivés 3alpha-OH ou 3bêta-OH (dans le foie). De plus, le groupe 17bêta-oxy est oxydé en 17bêta-céto. Environ la moitié de la testostérone produite est excrétée sous forme d'androstérone, d'étiocholanolone et (dans une moindre mesure) d'épiandrostérone. Le taux urinaire de tous ces 17-cétostéroïdes ne permet pas d'évaluer la production de testostérone, car les androgènes surrénaliens faibles subissent également des transformations métaboliques similaires. Les autres métabolites excrétés de la testostérone sont son glucuronide (dont le taux urinaire chez une personne en bonne santé est bien corrélé à la production de testostérone), ainsi que les 5alpha- et 5bêta-androstane-Zalfa, 17bêta-diols.

Effets physiologiques des androgènes et leur mécanisme d'action. Le mécanisme d'action physiologique des androgènes présente des caractéristiques qui les distinguent des autres hormones stéroïdes. Ainsi, dans les organes cibles du système reproducteur, les reins et la peau, la T, sous l'influence de l'enzyme intracellulaire D4-5a ^- réductase, est convertie en DHT, ce qui provoque des effets androgéniques: augmentation de la taille et de l'activité fonctionnelle des organes sexuels accessoires, croissance des poils de type masculin et augmentation de la sécrétion des glandes apocrines. Cependant, dans les muscles squelettiques, la T elle-même est capable d'augmenter la synthèse protéique sans transformations supplémentaires. Les récepteurs des tubes séminifères semblent avoir une affinité égale pour la T et la DHT. Par conséquent, les personnes présentant un déficit en 5a-réductase conservent une spermatogenèse active. En se convertissant en 5bêta-androstène- ou 53-prégnéstéroïdes, les androgènes, comme les progestatifs, peuvent stimuler l'hématopoïèse. Les mécanismes d'influence des androgènes sur la croissance linéaire et l'ossification des métaphyses n'ont pas été suffisamment étudiés, bien que l'accélération de la croissance coïncide avec une augmentation de la sécrétion de T pendant la puberté.

Dans les organes cibles, la T libre pénètre dans le cytoplasme des cellules. Là où la 5α-réductase est présente dans la cellule, elle est convertie en DHT. La T ou la DHT (selon l'organe cible) se lie au récepteur cytosolique, modifie la configuration de sa molécule et, par conséquent, l'affinité pour l'accepteur nucléaire. L'interaction du complexe hormone-récepteur avec ce dernier entraîne une augmentation de la concentration de plusieurs ARNm, due non seulement à l'accélération de leur transcription, mais aussi à la stabilisation des molécules. Dans la prostate, la T améliore également la liaison de l'ARNm de la méthionine aux ribosomes, où de grandes quantités d'ARNm pénètrent. Tout cela entraîne l'activation de la traduction avec la synthèse de protéines fonctionnelles qui modifient l'état de la cellule.