Acrosome est le terme utilisé pour décrire un organite vésiculaire qui précède le noyau des spermatozoïdes (spermatozoïdes) des animaux vertébrés et invertébrés et est composé de protéines et d'enzymes spécialement configurées.
Les spermatozoïdes sont les gamètes ou les cellules sexuelles mâles. Ils ont la moitié de la charge génétique de l'organisme qui leur donne naissance, c'est-à-dire que ce sont des cellules haploïdes, et leur fonction principale est de féconder l'ovule produit par une femelle, afin de former un nouvel individu génétiquement différent.
Chez la plupart des animaux, les spermatozoïdes sont des cellules mobiles dont le corps est divisé en deux régions bien définies: une tête et une queue, toutes deux couvertes par la même membrane plasmique. La tête est la partie qui contient le noyau et une grande partie du cytosol, tandis que la queue est une structure flagellaire qui sert à la motilité.
L'acrosome est situé dans la tête des spermatozoïdes, plus précisément à l'extrémité distale, couvrant pratiquement toute la surface cellulaire, et les protéines contenues dans cette vésicule ont des fonctions particulières pendant le processus de fécondation.
Fonctions acrosomes
Schéma de la structure d'un spermatozoïde et de l'emplacement de l'acrosome (Source: Gevictor via Wikimedia Commons)
Les acrosomes ont une fonction principale pendant le processus de fécondation sur le site de fixation du sperme avec la zone pellucide de l'ovule (qui est l'enveloppe extérieure de cette cellule gamétique féminine), ce qui a été démontré par certaines études sur l'infertilité. avec des défauts dans cette structure vésiculaire.
Dans certains articles scientifiques, il est possible de trouver des descriptions de ces organites où elles sont appelées «similaires aux lysosomes cellulaires», car ce sont des structures en forme de saccule qui servent à des fins digestives et de défense intracellulaires différentes.
Ainsi, la fonction de ces vésicules de spermatozoïdes est de dégrader les composants de la zona pellucida tandis que le sperme se dirige vers l'ovule pour fusionner avec sa membrane et le féconder.
Formation
La morphologie de l'acrosome varie fortement d'une espèce à l'autre, mais il s'agit presque toujours d'une structure vésiculaire dérivée du complexe de Golgi, qui est synthétisée et assemblée aux premiers stades de la spermiogenèse (différenciation des spermatides en spermatozoïdes).
La vésicule acrosomale est délimitée par deux membranes connues sous le nom de membranes acrosomales, qui sont une interne et une externe. Ces membranes contiennent différents composants structurels et non structuraux, des protéines et des enzymes de différents types, qui sont importants pour l'établissement d'une matrice interne.
Ces composants internes participent à la dispersion de la matrice acrosomale, à la pénétration du sperme à travers la zona pellucida de l'ovule (recouvrement extracellulaire) et à l'interaction entre les membranes plasmiques des deux cellules gamétiques.
Comment se forme l'acrosome?
Au début de la spermiogenèse, lorsque la méiose est terminée, les cellules haploïdes arrondies changent de forme pour devenir celle qui est caractéristique du sperme.
Au cours de ce processus, le complexe de Golgi est un système important de tubules et de vésicules densément tassés qui sont répartis dans les régions proches des pôles du noyau. Certaines vésicules dérivées du complexe de Golgi augmentent en taille et augmentent leur concentration en composants granulaires fins.
Chaque granule fin libère sa riche teneur en glycoprotéines à l'intérieur de ces vésicules plus grosses, et c'est ce que certains auteurs appellent le «système acrosomal en formation», à partir duquel se forment ensuite le capuchon de la tête du sperme et l'acrosome.
Concomitamment au processus de «chargement» des granules, ces vésicules reçoivent également de multiples glycoprotéines qui sont synthétisées et transportées activement en elles.
Chez les rongeurs, le processus de formation et d'évolution du système spermatozoïde acrosomal se déroule en quatre phases au cours de la spermiogenèse. La première est connue sous le nom de phase de Golgi et correspond à la formation de granules «pro-acrosomiques» à partir des saccules de la face trans du complexe de Golgi.
Par la suite, ces granules fusionnent pour former un seul granule acrosomique, qui s'allonge grâce à la translocation de nouvelles protéines du complexe de Golgi (deuxième phase). La troisième phase est connue sous le nom de phase acrosomique et consiste en la conformation structurale hémisphérique de l'acrosome.
La quatrième phase, également connue sous le nom de phase de maturation, concerne différents changements qui se produisent dans la morphologie nucléaire (l'acrosome en formation est à proximité immédiate du noyau) et avec la migration de l'acrosome et sa distribution dans toute la cellule..
Réaction
Comme mentionné, l'acrosome est une vésicule qui diffère du complexe de Golgi du sperme. Le processus par lequel le contenu luminal de cette vésicule est libéré avant la fusion entre l'ovule et le sperme pendant la reproduction sexuée est connu sous le nom de réaction acrosomique.
Cette réaction, ainsi que la morphologie des acrosomes, varie largement d'une espèce à l'autre, notamment entre vertébrés et invertébrés; cependant, dans les deux cas, il s'agit d'un événement hautement réglementé.
Réaction acrosomique (Source: Cremaster via Wikimedia Commons)
Antécédents
La réaction acrosomale n'a lieu que lorsque le sperme est libéré par un homme dans le tractus génital d'une femelle et se déplace vers les ovaires, où se trouvent les ovules, ce qui implique que ces cellules ont précédemment subi deux processus de maturation:
- Le transit par l'épididyme (dans les gonades mâles)
- Entraînement (pendant le transit dans le tractus génital de la femme)
Seuls les spermatozoïdes entraînés sont capables, sur le plan moléculaire, de "reconnaître" la zone pellucide et de la rejoindre, car il s'agit d'un processus médié par des glucides qui sont reconnus par des récepteurs spécifiques sur la membrane du sperme.
Lorsqu'un spermatozoïde s'unit à la zone pellucide d'un ovule, des voies de signalisation dépendant du calcium sont activées et déclenchent l'exocytose de l'acrosome, qui commence par la fusion de la membrane acrosomale externe avec la membrane plasmique du sperme.
La fécondation, c'est-à-dire la fusion des noyaux femelle et mâle dans le cytosol de l'ovule n'est possible que par la réaction acrosomique, car le sperme utilise les enzymes contenues dans cette vésicule pour traverser la zone pellucide et atteindre la membrane plasma de l'ovule.
Les enzymes
Il existe plusieurs enzymes contenues dans la lumière acrosomale; Des glycohydrolases acides, des protéases, des estérases, des phosphatases acides et des arylsulfatases sont similaires à celles des lysosomes.
Parmi les protéinases et peptidases acrosomales, on trouve l'acrosine, l'enzyme la plus étudiée de l'acrosome et qui est une endoprotéinase aux propriétés similaires à celles de la trypsine pancréatique. Sa présence a été confirmée au moins chez tous les mammifères. Il est présent sous sa forme inactive, la proacrosine.
Une partie de la littérature suggère que cette enzyme peut également être trouvée à la surface des spermatozoïdes, où le complexe proacrosine / acrosine semble être l'un des récepteurs nécessaires à la reconnaissance de la zona pellucida.
Les acrosomes sont également riches en enzymes glycosidases et la plus connue est la hyaluronidase, qui est associée à la membrane acrosomale externe et à la membrane plasmique du sperme.
Parmi les enzymes lipases présentes dans les acrosomes, on distingue la phospholipase A2 et la phospholipase C. Elles possèdent également des phosphatases telles que la phosphatase alcaline et certaines ATPases.
Références
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