L’appareil génital masculin

1. L’appareil génital masculin Pr Jean Pierre Siffroi Service d’Histologie, Biologie de la Reproduction et Cytogénétique Hôpital Tenon jean-pierre.siffroi@tnn.aphp.fr

2. 1) Structure générale de l’appareil génital masculin 2) Testicules - Structure générale du testicule - Tubes séminifères . Gaine péritubulaire . Lignée germinale, gamétogenèse et régulation (2e partie) . Cellules de Sertoli - Tissu interstitiel . Cellules de Leydig 3) Voies génitales excrétrices - Voies spermatiques intra-testiculaires - Canaux efférents - Canal épididymaire - Canal déférent 4) Urètre et pénis 5) Glandes annexes - Vésicules séminales - Prostate - Glandes bulbo-urétrales

3. Structure générale de l’appareil génital masculin Anatomie dans scrotum

4. Structure générale de l’appareil génital masculin Données embryologiques Chromosome Y (gène SRY) Développement du tractus génital masculin (épididyme, déférents), des glandes annexes et des OGE (verge, fermeture du scrotum) Testostérone Testicule Gonade: indifférenciée (ni testicule ni ovaire) Tractus génital: 2 systèmes canalaires canaux de Wolff canaux de Müller Hormone anti-müllérienne (AMH) 7e semaine de développement Disparition des structures Müllériennes (trompes, utérus, partie supérieure du vagin) 4e-5e semaine de développement

5. Testicules Structure générale du testicule • Les testicules sont situés dans les bourses • (scrotum) • Ils ont une forme ovoïde • (4cm de long, 10 à 15grs) • Leur pôle inférieur est fixé au scrotum • par le gubernaculum testis • Le pôle supérieur est dans le prolongement • du cordon spermatique • Ils sont entourés (de dedans en dehors) par: • - la tunique vaginale (repli péritonéal) • - un tissu sous-cutané (contenant des • cellules musculaires lisses) • la peau, pigmentée et riche en follicules • pileux, en glandes sébacées et sudoripares)

6. Les testicules se forment dans la région dorso-lombaire (para-mésonéphrotique) puis migrent dans le scrotum (5e-6e mois de vie utérine) Ils se retrouvent alors entourés par une tunique dérivant du péritoine: la vaginale avec un feuillet interne (viscéral) et un feuillet externe (pariétal) Anomalies de la descente testiculaire: cryptorchidie uni ou bilatérale

7. Le testicule est revêtu par une capsule conjonctive blanche, épaisse et résistante: l’albuginée dont la surface est parcourue par des vaisseaux sanguins, branches testiculaires de l’artère spermatique qui chemine dans le cordon

8. En regard de l’épididyme, l’albuginée s’épaissit et s’enfonce dans la profondeur du testicule pour former le corps de Highmore Entre le corps de Highmore et la périphérie sont tendues des cloisons interlobulaires qui délimitent 200 à 300 lobules qui peuvent communiquer entre eux

9. Depuis la périphérie, les artères se ramifient en rameaux interlobulaires qui se dirigent vers le corps de Highmore sans y pénétrer: ils donnent des rameaux récurrents à différents niveaux (rameaux interlobulaires courts et longs) Les veines se regroupent à la face interne du testicule puis forment un réseau au pôle supérieur: plexus spermatique antérieur ou pampiniforme

10. Chaque lobule contient 2 à 3 tubes séminifères d’une longueur de 80cm à 1m et d’un diamètre de 150µm à 300µm Les tubes séminifères se dirigent vers le corps de Highmore dans lequel ils pénètrent par de courts segments rectilignes, les tubes droits, pour y constituer un réseau: le rete testis

11. Entre les tubes séminifères se dispose le tissu interstitiel (tissu conjonctif, vaisseaux sanguins et lymphatiques, nerfs, cellules de Leydig) Dans chaque lobule, le trajet tortueux des 2 ou 3 tubes séminifères donne de multiples sections en coupe

12. Testicules Les tubes séminifères Les tubes séminifères représentent le compartiment tubulaire assurant la fonction exocrine du testicule = la production des gamètes matures: les spermatozoïdes Ils sont limités par une paroi propre: la gaine péritubulaire Ils renferment l’épithélium séminal constitué par: - les cellules germinales à tous les stades de maturation (cf gamétogenèse) - les cellules de Sertoli

13. Tubes séminifères La gaine péritubulaire • Lame homogène de 3 à 5µm d’épaisseur en microscopie photonique • En microscopie électronique: • une lame basale • - plusieurs couches de cellules d’aspect musculaire lisse, • les cellules péritubulaires • des faisceaux de fibres de collagène • - des fibroblastes établissant des contacts avec les éléments • du tissu interstitiel (vaisseaux sanguins et lymphatiques): • Co-cells (Compartmentalizing cells)

14. Tubes séminifères Cellules de Sertoli Cellules pyramidales et allongées s’intercalant entre les cellules germinales Leur base repose sur la membrane basale de la gaine préritubulaire et leur sommet atteint la lumière des tubes Noyau plutôt basal, polygonal et souvent encoché, avec une chromatine fine et des nucléoles bien visibles Limites du cytoplasme peu visibles du fait de l’interaction avec les cellules germinales

15. Tubes séminifères Cellules de Sertoli Bien que situées dans les tubes séminifères, les cellules de Sertoli sont des cellules somatiques (non germinales) Elles ne se divisent plus chez l’adulte Leurs caractéristiques cytologiques traduisent leurs différentes fonctions: Support, cohésion et nutrition des cellules germinales Les prolongements cytoplasmiques entourent très étroitement les cellules germinales Les cellules de Sertoli établissent de nombreuses jonctions (Gap junctions) avec les cellules germinales et avec les cellules de Sertoli voisines (rôle des connexines testicule spécifiques; Cx 33, Cx 43)

16. Tubes séminifères Cellules de Sertoli L’épithélium séminal n’est pas vascularisé: la nutrition des cellules germinales à partir du tissu interstitiel passe donc par l’intermédiaire des cellules de Sertoli Synthèse de protéines spécifiques: - ABP (Androgen Binding Protein): transport des androgènes vers la lumière des tubes (≠ de la TBG plasmatique) - inhibine et activine: cf régulation de la spermatogenèse - AMH pendant l’embryogenèse

17. Protection immunitaire des cellules germinales Barrière hémato-testiculaire séparant le compartiment basal du compartiment ad-luminal Empêche le développement d’anticorps dirigés contre les gamètes matures (attention aux biopsies!) Tubes séminifères Cellules de Sertoli Progression des cellules germinales vers la lumière des tubes séminifères Importance du cytosquelette - microtubules - microfilaments d’actine (jonctions++) - filaments intermédiaires (vimentine)

18. Rôle dans la spermiation (libération des spermatozoïdes dans la lumière des tubes) - synthèse d’une protéase: l’activateur du plasminogène - rupture des complexes tubulo-bulbaires (ancrage des cellules germinales dans le cytoplasme des Sertoli) Tubes séminifères Cellules de Sertoli Rôle dans la maturation finale des gamètes - Réduction du volume cytoplasmique = élimination des résidus cytoplasmiques (corps résiduels) par les Sertoli Nombreux lysosomes et vacuoles de phagocytose Sécrétion d’interleukines (IL1, IL6) - Elimination des cellules dégénérées

20. Chez certains hommes infertiles, les cellules germinales ont disparu et les tubes séminifères ne contiennent plus que des cellules de Sertoli: syndrome des cellules de Sertoli seules ou SCO (Sertoli Cells Only) Azoospermie

21. Testicules Les tissu interstitiel Les espaces compris entre les tubes séminifère représentent le tissu interstitiel constitué: - de tissu conjonctif (fibroblastes, lymphocytes, macrophages,…) impliqué dans la régulation intra-gonadique (régulation paracrine) - de vaisseaux sanguins et lymphatiques - d’un réseau de cellules reliées à la gaine péritubulaire et entourant ces vaisseaux: Co-cells - de cellules sécrétant les androgènes testiculaires (testostérone): les cellules de Leydig

22. Golgi REG Lysosomes REL++ Cristalloïde de Reinke Mitochondries (crêtes tubulaires) Tissu interstitiel Les cellules de Leydig Cellules polyédriques de 15µm à 20 µm de diamètre isolées ou groupées en amas autour des capillaires sanguins et lymphatiques Caractéristiques cytologiques des cellules élaborant des stéroïdes: - Noyau rond, excentré avec un volumineux nucléole - REL très développé - Nombreuses mitochondries à crêtes tubulaires Nombreuses inclusions lipidiques, pigmentaires ou protidiques (cristalloïde de Reinke) Sécrétion de testostérone

24. Voies génitales excrétrices Voies spermatiques intra-testiculaires Elles comprennent: - les tubes droits: courts segments de 25µm de diamètre faisant suite aux tubes séminifères. Paroi constituée d’une seule assise de cellules cubiques (cellules de Sertoli transformée) Les tubes droits assurent la jonction entre les tubes séminifères et le rete testis - le rete testis: réseau de canalicules anastomosés cheminant à l’intérieur du corps de Highmore Diamètre irrégulier des canalicules Paroi constituée de cellules épithéliales aplaties reposant sur une membrane basale

25. Voies génitales excrétrices Canaux ou cônes efférents Les canaux efférents sortent du testicule en traversant l’albuginée Appelés aussi cônes efférents: chaque canal est enroulé en spirale de plus en plus large (cônes à base externe et à sommet testiculaire) Paroi composée par un épithélium prismatique comportant 3 types cellulaires: - des cellules ciliées - des cellules glandulaires - des cellules basales sporadiques, aplaties contre la membrane basale entre les précédentes

26. Portés par le liquide sécrété par les cellules de Sertoli, les spermatozoïdes sont poussés vers l’extérieur du testicule par 3 facteurs: - la pression intra-testiculaire - le mouvement des cils dans les cônes efférents - la contraction rythmique (péristaltisme) du manchon de cellules musculaires lisses des cônes efférents Par leurs propriétés de sécrétion et de réabsorption, les cellules glandulaires modifient la composition du liquide séminal

27. Voies génitales excrétrices Le canal épididymaire Tube très long (3 à 6m) situé en arrière du testicule provenant de la confluence des cônes efférents (segment initial). Trajet très tortueux 3 segments: - tête: pôle supérieur - corps - queue: pôle inférieur

28. Spermatozoïdes dans la lumière Stéréocils Epithélium pseudo- stratifié Couche musculaire lisse Le canal épididymaire est bordé par un épithélium prismatique pseudo-stratifié comportant deux types cellulaires: - les cellules principales à stéréocils (nombreuses vésicules de pinocytose et d’endocytose, lysosomes et corps multi-vésiculaires) - les cellules basales L’épithélium est bordé extérieurement par du tissu conjonctif riche en vaisseaux sanguins et par une couche de cellules musculaires lisse qui va en s’épaississant de la tête vers la queue

30. La hauteur des cellules épithéliales et la taille des stéréocils diminue de la tête vers la queue L’épidiyme possède deux fonctions principales: - une fonction de transport des spermatozoïdes sous l’effet de la pression intra-luminale et de la contraction des cellules musculaires Temps de transit: 1 jour dans la tête et 5 jours dans le corps et la queue - une fonction de maturation des spermatozoïdes = acquisition du pouvoir fécondant grâce à de nombreuses modifications biochimiques (membrane ++): mobilité, fixation à la pellucide, modifications du noyau des spz

31. Lumière étroite et festonnée (replis longitudinaux de la muqueuse) bordée par un épithélium prismatique pseudo-stratifié à stéréocils Voies génitales excrétrices Le canal déférent Tube à trajet vertical, de 45 cm de long pour 2 à 3 mm de diamètre faisant suite à l’épididyme

32. Chorion constitué de tissu conjonctif lâche riche en élastine • Tunique musculaire épaisse faite de 3 couches de cellules musculaires lisses: • - longitudinale interne • - circulaire moyenne • longitudinale externe • Adventice de tissu conjonctif lâche

33. Le canal déférent se termine par une région dilatée, l’ampoule déférentielle (stockage des spermatozoïdes), bordée par un épithélium prismatique simple au niveau de laquelle s’abouche les vésicules séminales Il se poursuit par le court canal éjaculateur qui rejoint l’urètre prostatique

34. La vasectomie (coupure des 2 déférents et ligature des extrémités) est une méthode radicale de stérilisation masculine Toujours penser à proposer une auto-conservation de sperme (CECOS) pour préserver une fertilité future (changement d’avis, de conjointe, …)

35. Vessie Prostate Urètre prostatique Urètre membraneux Urètre spongieux Urètre et pénis Après les canaux éjaculateurs, le tractus génital se confond avec le tractus urinaire. Urètre: double fonction d’expulsion de l’urine et du sperme • Urètre: comprend trois segments • urètre prostatique • - urètre membraneux: traverse les • plans musculaires du périnée • - urètre spongieux entouré par • le pénis

36. Muqueuse irrégulière comportant un épithélium qui passe du type urinaire (près de la vessie) à un épithélium cubique stratifié puis pavimenteux stratifié non kératinisé près du méat Petites glandes intra-épithéliales ou extra-épithéliales situées dans le chorion (glandes de Littre) Musculeuse en 2 couches: longitudinale interne et circulaire externe

37. Peau Artère profonde du pénis Albuginée Corps caverneux Corps spongieux Urètre spongieux Pénis Constitué de trois organes érectiles: - le corps spongieux, médian, entoure l’urètre. Possède 2 renflements postérieur: le bulbe antérieur: le gland - les corps caverneux: demi-cylindres séparés par une cloison conjonctive Les corps spongieux et caverneux sont entourés par une albuginée riche en cellules musculaires lisses Erection: double phénomène vasculaire (dispositifs de bloc sur les artères et retour veineux diminué) et musculaire

38. Glandes annexes Vésicules séminales Organes pairs, en forme de sac à paroi bosselée Muqueuse formant de nombreux replis délimitant des cavités de taille variable Epithélium identique à celui de l’ampoule déférentielle (prismatique ou cylindrique simple) contenant 2 types de cellules: - cellules principales riches en grains de sécrétion - cellules basales

40. Les vésicules séminales élaborent une grande partie du plasma séminal qui constitue le volume principal de l’éjaculat Il renferme: - de l’eau et des électrolytes - des sucres: fructose ++ (marqueur des VS): nutrition des spz - des protéines: lactoferrine qui rentre dans la composition du SCA (Sperm Coating Antigen): empêche l’agglutination des spz - des prostaglandines

41. Glandes annexes Prostate Glande exocrine unique d’une vingtaine de grammes comportant 2 parties, crâniale et caudale, formées de 3 lobes chacune Disposée autour du segment initial de l’urètre ou urètre prostatique Vessie

42. La prostate est constituée par une cinquantaine de glandes tubulo-alvéolaires ramifiées dont les canaux excréteurs s’abouchent dans l’urètre prostatique Ces glandes sont disposées en 3 groupes concentriques: - glandes de la muqueuse - glandes de la sous-muqueuse - glandes principales La prostate est entourée par une capsule conjonctive fibro-élastique, riche en cellules musculaires lisses, qui envoie des travées internes formant le stroma conjonctivo- musculaire disposé entre les glandes

43. L’épithélium bordant les glandes est plissé et de type cubique ou prismatique simple Les cellules épithéliales ont les caractéristiques des cellules sécrétrices de protéines et contiennent de nombreux lysosomes Elles possèdent une activité phosphatase acide (marqueur de la fonction prostatique) La lumière des glandes peut contenir des formations lamellaires glyco-protéiques: concrétions prostatiques ou sympexions de Robin (« sable prostatique » pouvant être à l’origine de calculs) Sécrétion prostatique: - ~ 1/6e de l’éjaculat - nécessaire à la fonction de reproduction - acide citrique - albumine - enzymes protéolytiques - phosphatase acide - ions (Zn, Mg, Ca)

44. Glandes annexes Glandes bulbo-urétrales ou glandes de Cowper Glandes tubulo-alvéolaires, de la taille d’un petit pois, d’aspect lobulé s’abouchant dans l’urètre membraneux Sécrétion de type mucoïde responsable: - de la lubrification de l’urètre avant l’éjaculation - de la protection des spermatozoïdes contre l’urine acide Peut contenir des spermatozoïdes!

45. Contrairement aux apparences, l’appareil génital peut être dangereux Protégez vous!