Fiche explicative de la leçon: Cycle menstruel Biologie • Troisième année secondaire

Dans cette fiche explicative, nous allons apprendre à décrire le rôle des hormones dans le contrôle du cycle menstruel et à expliquer comment elles interagissent entre elles.

De nombreuses femelles de différentes espèces de Mammifère subissent des changements périodiques dans leur système reproducteur, ce qui leur permet de se reproduire. Saviez-vous que la menstruation, qui consiste à perdre une partie de la muqueuse ou paroi utérine, est un événement assez rare même chez les Mammifères ? Les primates, comme les humains et les grands singes, ainsi que certaines chauves-souris et musaraignes à trompe, ont leurs menstruations périodiquement, mais très peu d’autres animaux en ont. Chez toutes ces espèces, la menstruation est généralement contrôlée par la libération de progestérone par le corps de la femelle. Étonnamment, la durée du cycle est assez similaire.

Le but principal du système reproducteur est de concevoir une progéniture. Une femme peut tomber enceinte et concevoir un enfant seulement pendant certaines années de sa vie, que l’on appelle parfois les années de fécondité. Le cycle menstruel est en gros un cycle mensuel qui prépare l’organisme féminin à une éventuelle grossesse. Selon le National Health Service du Royaume-Uni, le cycle menstruel commence à la puberté à l’âge moyen de 12 ans et dure environ 38-43 ans jusqu’à la ménopause, qui arrive en moyenne entre 50 et 55 ans. Il est important de noter, cependant, que ces valeurs sont spécifiques au Royaume-Uni et que cette durée peut varier d’un pays à l’autre. Si une femme tombe enceinte pendant cette période, le cycle menstruel s’arrête pendant environ 9 mois, puis recommence.

Pour comprendre le processus du cycle menstruel, regardons d’abord les organes concernés. Le schéma de la figure 1 montre les principales structures du système reproducteur féminin impliquées dans le cycle menstruel.

Le système reproducteur féminin contient deux ovaires, des petites structures de forme ovale ayant la taille d’une grande boule de raisin. Les ovaires sont responsables de la libération des ovules et de certaines hormones impliquées dans le cycle menstruel.

À l’intérieur des ovaires se trouvent des follicules, qui contiennent chacun un ovule immature, parfois appelé ovocyte. Environ une fois par mois, l’un des ovaires libère un ovule en prévision d’une éventuelle grossesse. Ce processus s’appelle l’ovulation. L’ovule se déplace le long de la trompe de Fallope correspondante, de l’ovaire vers l’utérus.

L’utérus est un organe creux situé dans la région pelvienne de la femme. Sa paroi contient des muscles lisses qui lui permettent de se contracter, ainsi que des vaisseaux sanguins appelés des artères utérines qui fournissent à l’utérus un bon apport sanguin. Si un spermatozoïde féconde l’ovule dans les trompes de Fallope, un zygote se forme. Une fois que ce zygote unicellulaire commence à se diviser, il se transforme en embryon. Pour préparer une éventuelle implantation de cet embryon et, par conséquent, une grossesse, la muqueuse de l’utérus s’épaissit. À la base de l’utérus se trouve un tissu appelé le col de l’utérus, qui relie l’utérus au vagin.

Si l’ovule n’est pas fécondé 1-2 jours après sa libération, il commence à se dégrader. Si aucun embryon ne s’implante dans l’utérus, la muqueuse utérine, parfois appelée endomètre, se décompose aussi. La paroi utérine s’évacue alors par le vagin avec du sang et l’ovule non fécondé, lors d’un processus appelé menstruation, communément appelé les règles. La paroi utérine se reconstitue et le cycle recommence.

Les différentes étapes du cycle menstruel sont contrôlées par différentes hormones. Regardons les effets de ces hormones sur le cycle menstruel.

Les hormones sont des messagers chimiques libérés par les glandes endocrines directement dans la circulation sanguine. Le sang transporte ces hormones vers les cellules et tissus cibles sur lesquels elles agissent.

Il y a quatre principales hormones qui contrôlent le cycle menstruel.

Ces quatre hormones agissent dans une boucle qui contrôle les différentes étapes du cycle menstruel, comme résumé dans la figure 2 ci-dessous.

Comme nous pouvons le voir sur la figure 2, deux de ces hormones, l’hormone folliculo-stimulante (FSH) et l’hormone lutéinisante (LH), généralement appelées gonadotrophines, sont libérées par une glande endocrine du cerveau appelée l’hypophyse. Ces hormones stimulent la production par les ovaires de deux autres hormones, l’œstrogène et la progestérone, qui agissent à leur tour sur l’hypophyse, régulant sa sécrétion de FSH et de LH.

Bien que les principaux organes sur lesquels ces quatre hormones agissent se trouvent dans le système reproducteur féminin, elles peuvent également avoir un effet sur d’autres organes et glandes de l’organisme puisqu’elles sont transportées par le sang. Le mot stimuler signifie « augmenter ou favoriser un processus ». On dit qu’une hormone stimule une glande si elle augmente sa production d’hormones.

Le mot inhiber signifie « empêcher ou arrêter complètement un processus ». On dit qu’une hormone inhibe une glande si elle réduit sa libération d’hormones.

Maintenant, à l’aide de la figure 3, regardons comment ces quatre hormones agissent ensemble pour réguler le cycle menstruel.

Premièrement, l’hypophyse libère de la FSH, qui stimule les follicules dans les ovaires, provoquant la croissance et la maturation d’un ovule immature, ainsi que la synthèse, la production et la libération d’œstrogène par les ovaires.

L’œstrogène déclenche l’épaississement de la paroi utérine, et a également un effet sur la production d’autres hormones. Il inhibe la sécrétion de FSH et stimule la sécrétion de LH à partir de l’hypophyse.

La LH stimule l’ovulation, c’est-à-dire le moment lors duquel l’ovaire libère un ovule d’un des follicules dans la trompe de Fallope, où il peut, ou non, être fécondé par un spermatozoïde.

Après l’ovulation, le follicule alors vidé se transforme en une structure appelée corps jaune. Ce corps jaune produit de la progestérone, qui maintient la paroi utérine en place pour l’éventuelle implantation d’un embryon. La progestérone joue également un rôle dans l’inhibition de la libération de FSH et de LH.

Exemple 1: Décrire l’interaction des hormones dans le cycle menstruel

Les quatre hormones clés impliquées dans la régulation du cycle menstruel interagissent entre elles, soit en stimulant (favorisant) la production d’autres hormones, soit en l’inhibant (arrêtant).

Complètez les phrases suivantes en utilisant soit « stimule », soit « inhibe » : 

1. La FSH la production d’œstrogène.
2. L’œstrogène la libération de FSH.
3. L’œstrogène la production de LH juste avant l’ovulation.
4. La progestérone la production de FSH et de LH.

Réponse

Généralement, les hormones impliquées dans le cycle menstruel sont dépendantes les unes des autres et ont de nombreux effets sur le système reproducteur féminin ainsi que sur les hormones qui sont sécrétées là et ailleurs dans le corps.

Vous pouvez voir un résumé de la façon dont ces quatre principales hormones interagissent entre elles dans le diagramme ci-dessous. La ligne continue avec un signe plus noir indique qu’une hormone stimule la production et la sécrétion d’une autre hormone. La ligne pointillée avec un signe moins rouge indique qu’une hormone inhibe la sécrétion d’une autre hormone.

L’œstrogène stimule la production de LH avant l’ovulation, mais il inhibe la production de FSH. La FSH stimule la production d’œstrogène. La progestérone inhibe la production de FSH et de LH.

Par conséquent, les phrases doivent inclure les mots suivants : 

1. stimule
2. inhibe
3. stimule
4. inhibe

Regardons plus en détail comment ces hormones affectent le système reproducteur féminin au cours du cycle menstruel.

Le cycle menstruel se déroule sur environ 28 jours, bien que la durée de chaque étape et du cycle lui-même diffère d’une femme à l’autre et peut changer au cours de sa vie. Certaines femmes n’ont pas du tout de règles.

La figure 4 montre les principales étapes du cycle menstruel et les événements qui s’y produisent. Vous pouvez voir comment l’ovule est libéré de l’ovaire en haut du graphique, les changements dans les niveaux d’hormones au milieu, et l’épaisseur de la paroi utérine en bas.

Ce graphique peut vous sembler compliqué, mais il représente une vue globale du mécanisme, que nous séparerons en parties distinctes pour explorer chaque partie plus profondément.

Le cycle menstruel commence avec la menstruation, communément appelée les règles, du jour 1 jusqu’au jour 5 environ. C’est le moment où la muqueuse utérine, son approvisionnement en sang, le mucus et souvent un ovule non fécondé sont libérés par le vagin. Cela se produit par des contractions parfois douloureuses des muscles lisses de la paroi utérine, déchirant les vaisseaux sanguins et expulsant le sang de l’utérus vers le vagin, d’où il peut sortir du corps.

Pendant cette période, les taux de FSH sanguin augmentent lentement à mesure d’être libérée par l’hypophyse à des concentrations plus élevées. Rappelez-vous que la FSH provoque le développement de certains follicules dans les ovaires, appelés follicules de De Graaf, et des ovules immatures, comme vous pouvez le voir en haut du graphique de la figure 4.

La prochaine étape du cycle menstruel se produit approximativement entre les jours 6 et 10, et s’appelle la phase folliculaire. Les taux de FSH augmentent au cours de cette phase, provoquant la maturation de l’un des follicules de l’ovaire. Cette phase est associée à une augmentation du niveau d’œstrogène, qui est libéré par le follicule de De Graaf en cours de développement. Cette augmentation du taux d’œstrogène stimule l’épaississement de la paroi utérine.

Pendant les jours 11 à 13 environ, le système reproducteur se prépare à l’ovulation. Le niveau d’œstrogène augmente rapidement, ce qui continue d’épaissir la paroi utérine. Rappelez-vous que des niveaux élevés d’œstrogène inhibent la production de FSH par l’hypophyse, ce qui provoque une baisse des taux de FSH.

Vers la moitié du cycle menstruel, comme le montre la figure 4, l’ovulation se produit au jour 14. Les niveaux d’œstrogène atteignent leur maximum, ce qui, vous vous en souvenez peut-être, stimule la production de LH et sa sécrétion par l’hypophyse. Une augmentation du taux de LH sanguin provoque la libération d’un ovule d’un follicule de De Graaf dans l’un des ovaires, comme indiqué sur la figure 4.

Le follicule de De Graaf à partir duquel l’ovule a été libéré, reste dans l’ovaire et se transforme en une nouvelle structure appelée le corps jaune. Ce corps jaune libère l’hormone progestérone, tandis que les niveaux d’œstrogène chutent brutalement.

Les évènements des jours 15 à 23 diffèrent selon qu’un ovule a été fécondé ou non par un spermatozoïde. Ces événements marquent le début d’une étape appelée la phase lutéale, ou parfois phase de sécrétion.

Si l’ovule est fécondé, il forme un zygote. Dans ce cas, la phase lutéale se caractérise par la division du zygote pour finalement former un embryon qui s’implantera dans la paroi de l’utérus. Le corps jaune de l’ovaire libère de la progestérone pour maintenir l’épaisseur de la muqueuse utérine et inhiber la deuxième ovulation en diminuant la libération de LH. Le cycle menstruel s’arrête temporairement et la grossesse commence.

Si la fécondation, et donc l’implantation d’un embryon et la grossesse qui en découle, ne se produisent pas, le corps féminin se prépare à un autre cycle menstruel autour des jours 24 à 28, vers la fin de la phase lutéale. Les niveaux d’oestrogène chutent, ce qui permet aux niveaux de FSH de remonter. Le corps jaune de l’ovaire commence à se dégrader, comme vous pouvez le voir sur la figure 4. Cette décomposition du corps jaune signifie que les niveaux de progestérone diminuent également, provoquant la dégradation de la paroi utérine. Le cycle menstruel est alors terminé et revient au jour 1 avec la menstruation.

Voyons sur le graphique de la figure 5 comment la paroi utérine varie tout au long du cycle menstruel.

Le cycle menstruel commence par la menstruation entre les jours 1 et 5, lors de laquelle la muqueuse utérine se dégrade. Cela se voit sur le graphique avec la diminution de l’épaisseur de la paroi utérine. À partir du jour 5 jusqu’au début d’un nouveau cycle menstruel, la paroi utérine se reconstruit et son épaisseur augmente. Elle prépare l’utérus à l’implantation de l’embryon, si l’ovule libéré pendant l’ovulation autour du jour 14 est fécondé.

Exemple 3: Interpréter un graphique décrivant l’épaisseur de la paroi utérine pendant le cycle menstruel

Le graphique ci-dessous montre les changements de la paroi utérine au cours d’un cycle classique de 28 jours.

1. Quelle hormone maintient la paroi utérine entre les jours 14 et 28 ? 
2. Le cycle menstruel commence par la dégradation et l’évacuation de la muqueuse utérine. Quel terme scientifique est donné à cet événement ? 
3. Aux alentours du jour 14, un ovule prêt à être fécondé est libéré des ovaires. Quel terme scientifique est donné à cet événement ? 

Réponse

Le cycle menstruel est périodique, il dure environ 28 jour et se produit chez la majorité des femmes tout au long de leurs années de fécondité, c’est à dire entre la puberté et la ménopause. Au cours du cycle menstruel, de nombreux changements se produisent dans le corps de la femme, notamment dans son système reproducteur. L’un de ces changements concerne l’épaisseur de la paroi utérine, comme le montre le graphique de la question.

Regardons les informations clés sur le graphique avant même d’essayer de répondre aux questions. La paroi utérine est initialement assez épaisse au jour 0, mais cette épaisseur diminue jusqu’au jour 6 environ. Du jour 6 au jour 26, l’épaisseur augmente à nouveau, avant de commencer à diminuer à la fin du cycle au jour 28.

Partie 1

Il y a quatre principales hormones impliquées dans la régulation du cycle menstruel : l’œstrogène, la progestérone, la FSH et la LH. Alors que le rôle principal de l’œstrogène est d’épaissir la paroi utérine, le rôle de la progestérone est de maintenir l’épaisseur de cette muqueuse. Cela signifie que l’utérus se prépare à l’implantation d’un embryon si un ovule est fécondé par un spermatozoïde. La FSH aide l’ovule et le follicule le contenant à se développer et à devenir mature, tandis que la LH stimule la libération de l’ovule par l’ovaire pendant l’ovulation.

Par conséquent, l’hormone qui maintient la muqueuse utérine est la progestérone.

Partie 2

La phase initiale du cycle menstruel, du jour 0 au jour 6 environ, se caractérise par l’évacuation de la muqueuse utérine. Ce processus s’appelle la menstruation, ou les règles, et se produit par des contractions des muscles lisses de la muqueuse utérine, provoquant la rupture et la déchirure des vaisseaux sanguins dans la paroi utérine. Ces contractions éliminent la muqueuse de l’utérus, le sang et l’ovule non fécondé hors de l’utérus et dans le vagin, d’où ils sont évacués du corps.

Par conséquent, le processus de dégradation et d’évacuation de la muqueuse utérine s’appelle la menstruation.

Partie 3

La paroi utérine est suffisamment épaisse au jour 14, le moment où un ovule est susceptible d’être libéré de l’ovaire, et où l’utérus doit se préparer à une éventuelle implantation d’un embryon si l’ovule est fécondé. Lorsqu’un ovule est libéré de l’ovaire, il est éjecté de son follicule ovarien au cours d’un processus appelé ovulation. L’ovule se déplace ensuite le long de la trompe de Fallope, où il peut être fécondé par un spermatozoïde. Si c’est le cas, le zygote produit finit par se transformer en un embryon, qui peut s’implanter dans l’épaisse paroi utérine.

Par conséquent, le terme donné à la libération d’un ovule par les ovaires est l’ovulation.

Maintenant, voyons comment les concentrations d’oestrogène et de progestérone, les hormones ovariennes, varient tout au long du cycle menstruel en observant de plus près leurs niveaux respectifs sur le graphique de la figure 6.

Les niveaux d’œstrogène sont faibles dans les premiers 8 jours du cycle menstruel et augmentent lentement juste avant le jour 14, ce qui épaissit progressivement la paroi utérine. Pendant l’ovulation, comme on peut le voir sur le graphique au jour 14, le niveau d’œstrogène atteint un pic puis diminue rapidement. Après l’ovulation, les taux d’oestrogène augmentent légèrement à nouveau, ce qui provoque l’épaississement de la paroi utérine, jusqu’à ce qu’elle redescende après le jour 22 environ pour se préparer à un nouveau cycle menstruel.

Le niveau de progestérone reste faible jusqu’à l’ovulation, du jour 1 au jour 14. Après l’ovulation, sa concentration augmente rapidement pour maintenir l’épaisseur de la paroi utérine jusqu’au jour 20 environ. Le niveau de progestérone reste élevé jusqu’au jour 24 environ, après quoi il chute pour permettre à la muqueuse de l’utérus de se dégrader et au cycle menstruel de recommencer.

Voyons comment les niveaux d’hormones libérées par l’hypophyse, la FSH et la LH, varient tout au long du cycle menstruel en observant de plus près leurs niveaux respectifs sur le graphique de la figure 7.

Les deux restent à un niveau faible du jour 0 au jour 12. Du jour 12 au jour 14, les taux de FSH et surtout de LH augmentent rapidement pour favoriser l’ovulation au jour 14. Après l’ovulation, les taux de LH et de FSH chutent et restent bas jusqu’au jour 28, mais les taux de FSH augmentent légèrement pendant cette période.

Les taux de FSH augmentent lentement pendant la menstruation des jours 1 à 4, provoquant l’augmentation initiale du niveau d’oestrogène que nous voyons sur la figure 6. Comme nous le savons, les œstrogènes inhibent la libération de FSH. Ainsi, à mesure que les taux d’œstrogène augmentent, les taux de FSH diminuent à nouveau jusqu’à l’ovulation au jour 14. Pendant l’ovulation, lorsque le niveau d’oestrogène chute, les niveaux de FSH augmentent à nouveau, provoquant le développement et la maturation de l’ovule. Cette augmentation du niveau de FSH provoque une augmentation du niveau d’œstrogène qui, ensemble avec des niveaux élevés de progestérone, font diminuer la FSH et la maintiennent à un faible niveau jusqu’au début du prochain cycle menstruel.

Les niveaux de LH restent très bas tout au long du cycle menstruel, à l’exception de son pic pendant l’ovulation. Les niveaux de LH augmentent pendant l’ovulation, stimulant la libération d’un ovule d’un follicule de De Graaf dans l’un des ovaires. Cela est dû au pic du taux d’œstrogène, car vous vous souvenez sûrement qu’un taux élevé d’œstrogène stimule la production de LH.

Exemple 4: Interpréter un graphique décrivant les taux des hormones ovariennes pendant le cycle menstruel

Le graphique ci-dessous montre les changements dans les hormones produites par les ovaires au cours d’un cycle menstruel de 28 jour.

1. Quel événement se produit généralement entre les jours 0 et 5 ? 
2. Pourquoi les niveaux d’oestrogène atteignent-ils un pic juste avant le jour 14 ? 
   1. Pour stimuler la production de LH.
   2. Pour libérer un ovule des ovaires (ovulation).
   3. Pour préparer la muqueuse utérine à être décomposée.
   4. Pour stimuler la production de FSH.
3. À quel moment la progestérone est-elle la plus élevée et pourquoi ? 
   1. Entre l’ovulation et la menstruation, pour maintenir la paroi de l’utérus.
   2. Entre la menstruation et l’ovulation, pour reconstruire la muqueuse utérine.
   3. Entre l’ovulation et la menstruation, pour stimuler la maturation d’un ovule.
   4. Entre la menstruation et l’ovulation, pour stimuler la maturation d’un ovule.

Réponse

Le cycle menstruel est un cycle qui se produit pendant à peu près 28 jour chez la majorité des femmes. Ce cycle est associé à de nombreux changements dans le corps de la femme, en particulier dans son système reproducteur, qui sont stimulés par différentes hormones.

Regardons les informations clés sur le graphique avant d’essayer de répondre aux questions. Ce graphique montre comment les concentrations sanguines d’hormones ovariennes, l’œstrogène et la progestérone, varient au cours d’un cycle menstruel typique. Les deux sont à un niveau faible du jour 0 au jour 10. Du jour 10 au jour 13, les taux d’œstrogène augmentent rapidement puis diminuent pour favoriser l’ovulation autour du jour 14. Après l’ovulation, les niveaux de progestérone indiqués par une ligne verticale en pointillés augmentent jusqu’au jour 20, où ils restent élevés jusqu’à retomber du jour 24 au jour 28.

Partie 1

On peut voir sur le graphique que le cycle menstruel commence avec de faibles niveaux d’œstrogène et de progestérone sanguins. L’un des principaux rôles de l’œstrogène est d’épaissir la paroi utérine, et le rôle de la progestérone est de maintenir l’épaisseur de cette muqueuse. Comme il n’y a pas beaucoup d’œstrogène ou de progestérone pendant les jours 0 à 5, l’épaisseur de la paroi utérine diminue. Ce processus s’appelle la menstruation et se caractérise par des contractions des muscles lisses de la paroi utérine, évacuant la muqueuse utérine, le sang et un éventuel ovule non fécondé de l’utérus, à travers le vagin et hors du corps.

Par conséquent, l’événement qui se produit généralement entre les jours 0 et 5 est la menstruation.

Partie 2

De nombreuses hormones impliquées dans la régulation du cycle menstruel interagissent entre elles. Certaines stimulent ou augmentent la production et la sécrétion d’autres hormones. D’autres hormones inhibent ou diminuent la production et la sécrétion d’autres hormones.

Les hormones impliquées dans le cycle menstruel sont l’œstrogène, la progestérone, la FSH et la LH. L’œstrogène a un effet stimulant sur la LH, qui à son tour stimule l’ovulation. L’ovulation se produit autour du jour 14, au milieu du cycle menstruel. Il s’agit de la libération d’un ovule par l’un des ovaires. Comme vous pouvez le voir sur le graphique, les niveaux d’œstrogène augmentent rapidement juste avant l’ovulation. Cela augmente la production de LH, ce qui stimule la libération d’un ovule mature de l’ovaire.

Par conséquent, les niveaux d’œstrogène atteignent un pic juste avant le jour 14 pour stimuler la production de LH.

Partie 3

Le rôle principal de la progestérone est de maintenir l’épaisseur de la paroi utérine. Vous pouvez voir sur le graphique que les niveaux de progestérone augmentent rapidement après l’ovulation, le moment où un ovule est libéré d’un ovaire, autour du jour 14. Ces niveaux restent élevés jusqu’au jour 26 environ, puis recommencent à diminuer.

Il faut un certain temps après l’ovulation pour qu’un spermatozoïde atteigne et féconde l’ovule dans les trompes de Fallope. Un ovule fécondé est appelé un zygote, qui commence alors à se diviser pour finalement former un embryon. Lorsque l’embryon atteint l’utérus, la muqueuse doit encore être épaisse pour que l’embryon puisse s’y implanter. C’est la progestérone qui maintient l’épaisseur de la paroi utérine.

Si l’ovule n’est pas fécondé, les niveaux de progestérone restent élevés pour garder l’épaisseur de la paroi utérine jusqu’à ce que la menstruation recommence et que la muqueuse utérine se dégrade.

Par conséquent, la progestérone est à son niveau le plus élevé entre l’ovulation et la menstruation, afin de maintenir la paroi de l’utérus.

Récapitulons certains des points clés que nous avons couverts dans cette fiche explicative.