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  • Psycho-Neuro-Endrocrinologie
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La différenciation sexuelle du cerveau par les gonadostéroïdes. Minirevue

Sexual differentiation of the brain by gonadal steroids. A minireview

Résumé

Cette revue expose les grands concepts relatifs à la différenciation sexuelle du cerveau des mammifères ainsi qu’ils furent formulés à partir d’expériences menées pour la plupart sur le rat de laboratoire. La différenciation sexuelle du cerveau est sous déterminisme génétique et épigénétique. Seul de déterminisme gonadostéroïdien épigénétique est abordé ici. La situation chez l’Homme sera évoquée en dernier. La différenciation sexuelle de l’anatomie et de la chimie du cerveau se conçoit avant tout comme nécessaire à l’émergence d’une différenciation fonctionnelle, les besoins de l’organisme suscités par la présence d’un ovaire ou d’un testicule étant différents. Au cours de l’organogenèse cérébrale, la gonade imposera donc son sexe lors de la construction de certains réseaux neuroniques qui constituent le “système voméronasal” dans le cerveau primitif. Celui-ci comprend en amont l’organe voméronasal sensible aux phéromones qui détermineront des adaptations comportementales et endocriniennes après traitement de l’information par l’hypothalamus. À bien des égards, le cerveau se sexualise comme se différencie l’appareil génital: le testicule détourne une structure bipotente d’un programme de différenciation féminine. La masculinisation du cerveau a lieu à un stade précoce de développement, pendant une période critique de sensibilité des neurones à l’action morphogénétique de la testostérone. L’empreinte testiculaire aura des effets d’organisation, permanents et irréversibles qui toucheront tous les niveaux d’action (métabolisme, chimie, pharmacologie…) et d’organisation (neurones et glie, axones, dendrites, synapses…) du tissu nerveux. D’une région cérébrale à l’autre, les mécanismes précis de sexualisation sont différents. Souvent, la testostérone agit après son aromatisation en œstradiol dans les neurones, mais le déterminisme stéroïdien peut aussi être purement androgénique ou mixte, andro-œstrogénique. Cette empreinte stéroïdienne régulera des processus d’apoptose, de croissance neuritique, d’acquisition de phénotype chimique. L’influence masculinisatrice du testicule étant la plus évidente, elle fut la mieux étudiée. Toutefois, la suppression expérimentale de l’empreinte testiculaire chez le mâle ne se traduit pas toujours par le développement inhérent des caractéristiques féminines. En effet, certains systèmes neuroniques nécessitent la présence de l’ovaire pour acquérir leurs caractéristiques définitives. Ainsi, le cerveau femelle n’est pas un cerveau indifférencié, et en cela s’écarte-t-il du schéma embryologique propre à l’appareil génital. Chez l’espèce humaine, des dimorphismes sexuels de l’anatomie et la chimie du cerveau sont aussi observables. Leurs conséquences fonctionnelles sont difficiles à circonscrire, autant que chez l’animal, d’ailleurs, et ce, essentiellement à cause de la complexité et de l’hétérogénéité locale du cerveau qui obscurcissent la lecture des rapports structure/fonction. Toutefois, des données histologiques concernant les cerveaux d’homosexuels et de transsexuels laissent à penser qu’orientation sexuelle et identité sexuelle auraient une base biologique. Chez l’Homme comme chez l’animal, le comportement sexuel — c’est-à-dire certains rapports sociaux — dépendrait, au moins en partie, de caractères innés.

Abstact

This review presents the basic concepts regarding sexual differentiation of the brain derived from experimental studies in laboratory animals. Although sexual differentiation of the brain sex is genetically and epigenetically determined, only epigenetic gonadal steroidal factors are discussed here. Sexual differentiation of the anatomy and chemistry of the central nervous system is essential to ensure functional differentiation, to meet the body’s differing needs imposed by the presence of an ovary or a testis. During embryonic development of the brain, the gonad therefore imposes its own sex on a number of brain neural circuits that constitute the broad network controlling reproduction, the vomeronasal system, comprising the upstream pheromonesensing vomeronasal organ whose activation triggers both endocrine and behavioral downstream adaptive responses following hypothalamic integration. In many ways, sexual differentiation of the brain resembles sexual differentiation of the genital tract: the testis diverts a bipotential structure away from a feminine differentiation program. Masculinisation of the brain takes place early in development during critical periods (perinatal in many species) of sensitivity of the nervous tissue to the testicular imprint. Testosterone acts to permanently and irreversibly organise virtually every possible feature of nervous tissue: numbers and shapes of glial cells or neurons, axons, dendrites, synapses, cell metabolism, repertoire of neurotransmitters and receptors. The precise mechanisms of sexual differentiation vary in different brain regions. Although testosterone often appears to act alone after aromatisation into estradiol in neurons, masculinisation may also be determined by purely androgenic or even mixed, androgenic-estrogenic mechanisms. These steroidal imprints ultimately control neuronal apoptosis, neuritic extension and specialisation and chemical phenotypes. Because of its spectacular impact, the influence of the testis on brain sexual differentiation has received a great deal of attention. However, experimentally-induced absence of testicular imprint in the male brain does not systematically lead to the inherent development of feminine features, as growing evidence suggests the necessity of the perinatal avary to ensure definitive expression of certain female features. For example, a female organisation is not the default program of brain development as observed in the genital tract. Sexual dimorphisms of anatomy and chemistry are also clearly observed in the human brain but, as in animals, structure/f unction relationships are more difficult to define, essentially because of the marked complexity and local heterogeneity of brain tissue. Nevertheless, post-mortem histological studies of brains from homosexual and transsexual individuals with sufficient clinical records suggest that specific elements of sexual behaviour such as sexual orientation or sexual identity have a biological basis. Therefore, in humans as in animals, sexual behaviour, i.e. certian aspects of social behaviour, may partly depend on innate features.

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Communication au XVIIème Congrès de la SALF, 7–8 décembre 2000, Bordeaux

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Ciofi, P. La différenciation sexuelle du cerveau par les gonadostéroïdes. Minirevue. Androl. 10, 388–406 (2000). https://doi.org/10.1007/BF03034495

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