Reproduction
Spermatozoïdes : structure et maturation

Citation

« Le spermatozoïde est le bandit à l'état pur. »

Emil Michel Cioran

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Sommaire
  1. Reproduction
    1. Vue d'ensemble
    2. Reproduction chez le chien
    3. Reproduction chez le chat
  2. Anatomie du système génital
  3. Physiologie de la reproduction
    1. Mise en place pendant la période embryonnaire
      1. Gène majeur SRY dans la différenciation sexuelle
        1. Sexe génétique
        2. Sexe gonadique
      2. Pic de testostérone : sexe phénotypique
      3. Caractères sexuels secondaires
    2. Puberté
    3. Gamétogenèse
      1. Cellules germinales et cellules somatiques
      2. Méiose
      3. Spermatogenèse
        1. Spermatogenèse proprement dite
          1. Lieu de production
          2. Cellules spermatogènes
        2. Spermiogenèse
        3. Spermatozoïdes
          1. Structure des spermatozoïdes
            1. Tête
            2. Pièce intermédiaire
            3. Queue
          2. Maturation épididymaire des spermatozoïdes
          3. Mouvements des spermatozoïdes
            1. Structure du flagelle
            2. Mouvements dans le système génital
              1. Mouvements dans le système génital mâle
              2. Mouvements dans le système génital femelle
        4. Régulation de la spermatogenèse
          1. Cellules de sertoli
            1. Structure
            2. Fonctions
          2. Cellules de Leydig
          3. Stéroïdes testiculaires
          4. Autres molécules
        5. Organisation spatio-temporelle de la spermatogenèse
          1. Organisation temporelle
          2. Organisation spatiale
        6. Efficacité de la spermatogenèse
        7. Sperme
          1. Production du sperme
          2. Composition du sperme
      4. Ovogenèse
        1. Phase de multiplication des ovogonies
        2. Phase d'accroissement ou de croissance
        3. Phase de maturation
    4. Fonction ovarienne
      1. Vue d'ensemble de l'activité cyclique
      2. Évolution de la fonction ovarienne au cours de la vie
      3. Développement folliculaire
        1. Vue d'ensemble du développement folliculaire
        2. Sortie de la réserve ovarienne
        3. Croissance basale des follicules
      4. Cycle ovarien ou développement folliculaire terminal
      5. Cycle des voies génitales
        1. Cycle menstruel
        2. Cycle vaginal et vulvaire
    5. Coït ou copulation
      1. Coït chez le chien
      2. Coït chez le chat
      3. Érection
        1. Corps érectiles du pénis
        2. Mécanisme de l'érection
          1. Mécanisme général
          2. Particularités spécifiques
        3. Physiologie de l'érection
          1. Système orthosympathique et parasympathique
            1. Centre médullaire dorso-lombaire orthosympathique
            2. Centre médullaire sacré parasympathique
          2. Sytème nerveux somatique
        4. Déclenchements de l'érection
          1. Érection psychogène
          2. Érection réflexe
          3. Érection du sommeil paradoxal
        5. Mécanisme moléculaire
      4. Éjaculation
        1. Sperme
          1. Production
          2. Composition
        2. Physiologie de l'éjaculation
          1. Emission du sperme
          2. Expulsion du sperme
    6. Fécondation
  4. Gestation
    1. Vue d'ensemble
    2. Préimplantation
    3. Nidation
    4. Embryogenèse
      1. Annexes foetales
      2. Placenta
      3. Développement embryonnaire
    5. Gestation chez la chienne
    6. Gestation chez le chat
    7. Alimentation de la mère pendant la gestation
  5. Parturition (mise bas)
    1. Vue d'ensemble
    2. Physiologie de la parturition
    3. Parturition chez la chienne
    4. Parturition chez la chatte
  6. Lactation 

Bibliographie


Les spermatozoïdes sont des cellules sexuelles (ou gamètes) mâles produites, chez les mammifères, par les testicules.

Les gamètes - du grec gamétês, époux - sont des cellules haploïdes (comme les ovules, gamètes femelles), c'est-à-dire que leur noyau contient n chromosomes, la moitié de celui des cellules " normales " diploïdes à 2n chromosomes.

Vous pouvez suivre l'évolution des idées de la notion de gamètes et de reproduction sexuée dans les chapitres sur l'évolution.

Vous pouvez étudier :

Nous allons décrire la structure de ce spermatozoïde testiculaire qui ne deviendra mobile (mouvements des spermatozoïdes) et fécondant que lors d'une maturation épididymaire et de la capacitation dans les voies génitales femelles pour former avec un ovule (n), un oeuf ou zygote (2n).

Structure des spermatozoïdes

Le spermatozoïde, décrit pour la première fois en 1677 par Antoni van Leeuwenhoek, peut être divisé en trois régions.

Fixation primaire du spermatozoïde à la zone pellucide
Fixation primaire du spermatozoïde à la zone pellucide
(Figure : © vetopsy.fr)

1. La tête est la région " génétique " qui contient le noyau surmonté de l'acrosome élaboré par l'appareil de Golgi.

Les protamines, qui s’associent à l’ADN, ont remplacées les histones (respectivement, 85% et 15% chez l'homme) pour produire une structure condensée, insoluble et très organisée : leur rôle est de protéger et de donner un hydrodynamisme au spermatozoïde.

Ce processus est essentiel à la transmission du génome mâle, car il peut se produire des cassures dans l'ADN qui peuvent provoquer des stérilités ou des mutations.

L'appareil de Golgi a formé l'acrosome qui coiffe le noyau. Il est composé de deux membranes :

  • la membrane acrosomique externe qui, fusionnera avec la membrane cellulaire du spermatozoïde, lors de la réacion acrosomique, pour libérer tout le contenu de l'acrosome qui lyse la zone pellucide, permettant la pénétration du spermatozoïde et son contact avec l'ovocyte ;
  • la membrane acrosomique interne sera incorporée telle quelle et digérée dans le cytoplasme ovulaire.

L’acrosome, très riche en enzymes (hydrolases comme la hyaluronidase, protéases comme l'acrosine…), permet la pénétration du matériel génétique du spermatozoïde dans l'ovule.

2. La pièce intermédiaire est la région " métabolique " qui est constituée de mitochondries, carburant du spermatozoïde (ATP) et, en particulier, des mouvements du flagelle.

Elle contient le centriole proximal dont le rôle est essentiel dans le rapprochement des pronuclei mâle et femelle (formation du spermaster) et dans la fabrication du premier fuseau mitotique du zygote (oeuf fécondé). Le centriole proximal servira à fournir tous les organites tubulaires du futur zygote.

Structure d'un cil ou d'un flagelle
Structure d'un cil ou d'un flagelle
(© vetopsy.fr d'après LadyofHats)

3. La queue est la région " locomotrice " qui est constitué du flagelle qui permettra au spermatozoïde de remonter dans les voies génitales femelles (mouvements des spermatozoïdes).

Le centriole distal produit des microtubules qui forment l'axonème du flagelle du futur spermatozoïde.

Chez l'homme, la tête du spermatozoïde mesure environ 5 µm de longueur sur 3 µm de largeur, la pièce intermédiaire 10 µm sur 0,8 µm, la queue 50 µm sur 0,5 µm.

Maturation des spermatozoïdes
(transit extratesticulaire)

L'épididyme est un canal qui permet la maturation des spermatozoïdes et leur stockage.

Le spermatozoïde change progressivement de forme au cours du parcours épididymaire, de la tête à la queue :


Pendant le parcours épididymaire, le spermatozoïde acquiert sa mobilité dite fléchante (mouvements du spermatozoïde).
En outre, à la fin de l'épididyme, des spermatozoïdes peuvent se grouper en faisceau.

Spermatozoïdes de chien et de lapin
Spermatozoïdes de chien et de lapin
(Dessin de van Leeuwenhoek, 1678)

Au niveau moléculaire, des transformations sont essentielles à la reconnaissance spermatozoïde-ovule, c'est-à-dire à sa fixation sur la zone pellucide de l'ovocyte et à la pénétration de son génome, donc à la fécondation :

  • la glycolysation (O et N-glycosylation) des protéines membranaires du spermatozoïde (qui peuvent faire doubler le poids moléculaire de ces protéines) ;
  • le remodelage des lipides des spermatozoïdes : le cholestérol et les acides gras saturés diminuent au cours du transit, ce qui facilite la fluidité membranaire (encore augmentée lors de la capacitation dans les voies génitales femelles) ;
  • la relocalisation de certaines protéines acrosomales dans certains endroits bien précis de l'acrosome (acrosine, contrairement de l'équatorine chez le cobaye dont les rôles sont inconnus).

Ces modifications membranaires sont dues à des échanges entre des vésicules épididymaires (épididymosomes) et la membrane du spermatozoïde.


Pendant le parcours épididymaire, le spermatozoïde acquiert sa mobilité dite fléchante et son pouvoir fécondant.


Mouvements des spermatozoïdes

ReproductionAnatomie du système génitalReproduction du chienReproduction du chat
Physiologie de la reproductionMise en place (période embryonnaire)Puberté
GamétogenèseMéioseSpermatogenèseSpermiogenèseSpermatozoïdes
Organisation spatio-temporelleCellules de Sertoli et régulation
Cellules de Leydig et régulationSpermeOvogenèseCycles oestraux
Coït ou copulationFécondationGestation
Développement des annexesDéveloppement de l'embryon
ParturitionLactation

Bibliographie
  • Johnson M. H., Everritt B. J. - Reproduction - De Boeck Université, Saint-Laurent, 298 p., 2002
  • Thibault Ch., Levasseur M.C. - La reproduction chez les mammifères et l'Homme - Ellipse Editions Marketing S.A., Paris, 928 p., 2001
  • Vaissaire J.-P. - Sexualité et reproduction des mammifères domestiques et de laboratoire - Maloine S.A. Editeur, Paris, 457 p., 1977 -
  • Fontbonne A., Levy X., Fontaine E., Gilson C. - Guide pratique de la reproduction canine et féline - MED'COM, Paris, 272 p., 2007
  • Atlas d'histologie humaine et animale
  • School of Anatomy and Human Biologie
  • Marieb E. N. - Anatomie et physiologie humaines - De Boeck Université, Saint-Laurent, 1054 p., 1993