A、精巢细胞是垂体分泌的促性腺激素的靶细胞，A正确；
B、下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素的靶细胞是垂体细胞，B正确；
C、孕激素的靶细胞是子宫内膜细胞，C正确；
D、催产素作用于子宫细胞，促进子宫收缩、分娩．催产素的靶细胞是子宫细胞，D错误．
故选：D．