Démarche proposée par Françoise Jauzein, Lycée Berthollet, Annecy 

Différents types de documents sont fournis : observations macroscopiques (phénotype externe, anatomie de l'appareil uro-génital...) ou microscopiques (coupes histologiques de gonades foetales d'animaux normaux et de free-martin), dosages hormonaux, ou données issues de l'expérimentation (section in utero d'anastomoses vasculaires, cultures de gonades in vitro et effet d'adjonctions hormonales). Ils sont classés en deux catégories : données issues de l'observation ou l'analyse biologique et données issues de l'expérimentation.

Chaque document est accompagné d'une proposition d'utilisation pédagogique : questionnenment, courbe à construire, etc. Dans la page "Histoire", un historique des idées est proposé qui devrait aider à trouver une progression logique pour le questionnement.

1 - Les données issues de l'observation ou de l'analyse biologique

Données macroscopiques
 

Document	Interprétation et questionnement
Document 1 : Dessin d'un freemartin adulte décrit par l'anglais John Hunter en 1779. Dessin de J. Gilpin du freemartin de Mr Wright ("Mr Wright's freemartin"). R.V. Short "An introduction to some of the problems of intersexuality". J. Reprod. Fert. supp l.7, 1-8, 1969.	Noter le "poitrail" de type mâle et la partie arrière de type femelle. Comparer cet animal à un taureau et une vache de façon à mettre en évidence la présence chez le freemartin de caractères phénotypiques des deux sexes (d'où le terme d'intersexualité)
Document 2 Vues des organes génitaux externes et internes de foetus mâle, femelle et freemartin de 60jpc. A.Jost, B.Vigier et J.Prépin,"Freemartins in cattle: the first steps of sexual organogenesis". J. Reprod. Fert., 29, 349-379, 1972.    Même image non colorée	On note une réduction du volume des gonades chez le freemartin par rapport à la femelle témoin (et des canaux de Müller, peu visibles ici). Les organes génitaux externes normalement masculinisés à ce stade chez le mâle, sont inchangés, par rapport à une femelle, chez le freemartin. Comparaison des organes génitaux des trois animaux, ce qui est facilité par la coloration des canaux de Müller en vert, des canaux de Wolff en jaune , du mésonéphros en bleu, des gonades en rose, du tubercule génital en pourpre, de l'ébauche du scrotum en violet et des bourgeons mammaires en orange.
Document 3 Annexes d'une portée de 52 jpc, chez une vache ayant subi un traitement de superovulation. Photo d'une portée de triplés obtenue à la station de l'INRA de Jouy -en-Josas, donnée par les Dr B.Vigier et J. Prépin.	Ces deux allanto-chorions (placenta cotylédonnaire) ont été  décollés de la paroi interne des cornes utérines. A gauche, on aperçoit un seul foetus (F1mâle) dans son amnios, et à droite, deux foetus (F2 femelle et F3 mâle) entourés chacun de leur amnios mais présentant une fusion de leur allantochorions avec anastomoses vasculaires (flêche). Légender le document et citer tous les types d'éléments sanguins susceptibles de passer de l'un à l'autre des jumeaux.
Document 4 Dessin de Lillie, en 1916, montrant les connexions sanguines entre deux foetus de veau jumeaux (un mâle à gauche et une femelle à droite) sortis (après ouverture de l'allanto-chorion et de leur amnios) du même allantochorion. Lillie,"The free-martin; a study of the action of sex hormons in the fetal life of cattle". Jour. Exp. Zool. 23, 371-451, 1917.	L'allantochorion présente des cotylédons plus nombreux et plus gros que dans le document 3 car il s'agit d'une gestation plus avancée. Identifier les caractères phénotypiques sexuels des deux jumeaux.

Données microscopiques
 

Document 5 Coupe histologique des mésonéphros de trois foetus de veau mâle, femelle et freemartin au niveau du canal de Müller, à 49 jpc.	Document 6 Coupe histologique des mésonéphros de trois foetus de veau mâle, femelle et freemartin au niveau du canal de Müller, à 60 jpc.
A. Jost, B. Vigier et J. Prépin"Freemartins in cattle : the first steps of sexual organogenesis". J. Reprod. Fert., 29, 349-379, 1972.
Etablir une comparaison du diamètre et de l'épaisseur de la paroi de ce canal, selon le temps et le sexe et préciser la période de la régression de ce canal (aucune différence entre les sexes à 49 jpc)
Document 7 Aspects histologiques de la gonade d'un foetus femelle et d'un freemartin à des périodes similaires du développement intra-utérin. B.Vigier,"Nous sommes tous programmés femmes" in "Neuf mois pour venir au monde". Sciences et vie, Hors série N°153, 92-101, Déc. 1985.	On distingue dans l'ovaire, de jeunes follicules constitués d'un ovocyte I au stade dictyé de la prophase meiotique entouré d'une couronne continue de cellules folliculaires. Dans la gonade du freemartin, aucun follicule n'est observable, une ovogonie (non entrée en meiose) est reconnaissable au centre d'un cordon épithélial de type "tube seminifère". Justifier le terme d'inversion sexuelle de la gonade pour le freemartin en la comparant éventuellement avec une coupe de testicule. Proposer une hypothèse explicative à cette inversion et à l'inhibition des canaux de Müller à partir de l'analyse des documents 4 et 5.
Document 8 Caryotypes des cellules hépatiques d'un freemartin (les flêches indiquent les hétérochromosomes). B.Vigier,J.Prépin et A.Jost, "Absence de corrélation entre le chimérisme XX/XY dans le foie et les premiers signes de freemartinsme chez le foetus de Veau". Cytogenetics, 11, 81-101, 1972.	Les freemartins peuvent présenter de quelques pourcents jusqu' à 45% de cellules XY d'origine mâle.Le pourcentage de cellule XX trouvées chez le jumeau mâle est toujours du même ordre que celui de cellules XY trouvées chez le freemartin. On parle de chimérisme cellulaire XX/XY. Que prouve le chimérisme du freemartin ? Quelle hypothèse explicative relative au phénotype du freemartin ce chimérisme peut-il apporter ?

Données issues de l'analyse biologique
 
 

Document 9 Dosage de l'AMH dans le sérum de veaux freemartins et de leurs jumeaux mâles après la naissance. Données fournies par B. Vigier et J. Bézard d'après une étude effectuée sur des animaux de la station animale de l'INRA (37380)). Une unité AMH correspond environ à 3 microgrammes d'AMH.

Les freemartins montrent tous une baisse régulière de leurs taux d'AMH sérique (baisse logarithmique rendue linéaire ici grâce à une échelle log), les demi-vies de l'AMH mesurées sur ces freemartins sont comparables à celles mesurées sur des mâles témoins castrés après la naissance. Leurs jumeaux mâles gardent un taux constant d'AMH, indiquant une production intrinsèque, par leurs propres gonades, de cette hormone. L'AMH des freemartins est-elle issue du jumeau mâle ou du freemartin lui-même ? Est-ce un facteur initial de masculinisation du jumeau femelle ou la conséquence d'une masculinisation de ses gonades ?

2 - Les données issues de l'expérimentation
 

Document 1 Document 1: Portée de triplés de Veau de 61 jours de gestation, dont l'un des foetus avait été isolé chirurgicalement, in utero, à 37 jours.  B. Vigier, A. Locatelli, J. Prépin, F. du Mesnil du Buisson et A. Jost, "Les premières manifestations du freemartinisme ne dépendent pas du chimérisme chromosomique XX/XY". C .R .Acad. Sc. Paris, t. 282, 5 avril 1976.	En haut: vue des deux parties de l'utérus ligaturé et sectionné (à 37 jours) au niveau du double trait. La position respective du foetus femelle survivant (F1) et des deux foetus morts, de sexe indéterminé, (F2 et F3) est indiquée par des flêches.  En bas: vue des annexes embryonnaires sorties de l'utérus. Le double trait indique le niveau de la section pratiquée à 37 jours. On distingue, sous l'allantochorion, le foetus F1 bien développé, entouré de son amnios.  L'analyse chromosomique des cellules du foetus F1 a montré un important chimérisme XX/XY des cellules hépatiques. L'étude anatomique du foetus F1 n'a montré aucun signe de freemartinisme (volume des gonades et diamètre des canaux de Müller semblables à ceux des femelles témoins).  L'hypothèse de l'intervention du chimérisme chromosomique comme facteur responsable du freemartinisme est-elle validée?  Quelle information relative à la chronologie des échanges sanguins cellulaires et hormonaux entre foetus anastomosés cette expérience fournit-elle ?
Document 2 Effet de l'AMH sur la structure histologique d'ovaires de rat de14 jours, cultivés pendant 5 jours.  B. Vigier, F. Watrin, S. Magre, D. Tran et N. Josso, "Purified bovine AMH induces a characteristic freemartin effect in fetal rat prospective ovaries exposed to it in vitro", Development, 100, 43-55, 1987.	A et C : ovaire (et mésonéphros) de rat de 14 jours cultivés 5 jours en milieu témoin, sections observées à faible et fort grossisssement. En A, canal de Müller (M) visible et gonade (g) bien développée. En C, dans la gonade, nombreuses cellules germinales en cours de méiose (l = stade leptotène et z = stade zygotène).  B et D :  organes similaires cultivés 5 jours en présence d'AMH (à 3 microgrammes par ml).  En B, canal de Müller disparu (la flêche indique un canal mésonéphrotique) et gonade de volume réduit. En D, développement de structures semblables à des ébauches foetales de cordons séminifères, contenant des cellules de type épithélial et un nombre très réduit (2 ou 3 sur la figure, cf. flêches) de cellules germinales.  Quels sont les effets induits en culture par l'AMH sur les structures urogénitales de jeunes femelles de Rat?  Comparez ces images avec celles correspondantes (document 7) dans la partie "données issues de l'observation" (attention à la différence au niveau de l'espèce et du degré de développement).  Quelle sera la conséquence de l'absence de cellules germinales sur la croissances des follicules dans l'ovaire? (voir la différenciation du sexe dans ce site)
Document 3 Effet de l'AMH sur la stéroidogénèse d'ovaires foetaux d'ovins en culture comparée à celle des testicules.(foetus de 30 jpc, cultures de 9 j, AMH à 2,25 microgrammes par ml). B. Vigier, M.G. Forest, B. Eychenne, J. Bezard, B. Garrigou, P. Robel et N. Josso, "Anti-Müllerian hormone produces endocrine sex-reversal of fetal ovaries", Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A, 86, 3684-3688, 1989.	Chez les ovins, contrairement aux rongeurs, les ovaires de foetus de brebis ont une activité stéroidogène; il y a sécrétion de peu de testostérone, celle-ci étant convertie en oestradiol par l'enzyme aromatase. Chez le mâle, les testicules sont dépourvus de cette enzyme, seule la testostérone est secrétée.  Quel est l'effet de l'AMH sur les cellules stéroidogènes de l'ovaire ?  Quelle conséquence (observée dans environ un cas sur deux de freemartin) cela entrainera-t-il sur le développement de l'appareil urogénital de la femelle ? (Voir sur ce site le contrôle hormonal de la différenciation du sexe).