SPERME: FONCTIONS, PARTIES, CYCLE DE VIE, SPERMATOGENÈSE - ANATOMIE ET PHYSIOLOGIE - 2025

Les spermatozoïdes sont des cellules sexuelles matures (cellules gamètes) produites dans les gonades mâles. Ce sont des cellules hautement spécialisées, entièrement dédiées à la fécondation des œufs femelles, un événement fondamental lors de la reproduction sexuée.

Ils ont été découverts il y a plus de 300 ans par Antony van Leeuwenhoek, qui, motivé uniquement par sa curiosité, a observé son propre sperme et a inventé le terme «animalculus» aux structures flagellées qu'il a observées.

Photographie de sperme humain (Source: Aucun auteur spécifique via Wikimedia Commons)

Depuis, ces cellules ont fait l'objet de nombreuses recherches, notamment celles liées à la fertilité et à la procréation assistée.

Les spermatozoïdes sont des cellules ayant des besoins énergétiques élevés, car ils doivent se déplacer à grande vitesse une fois qu'ils sont éjaculés du pénis (organe reproducteur masculin) vers le tractus vaginal (organe reproducteur féminin).

L'énergie qu'ils utilisent provient principalement du métabolisme des glucides tels que le glucose, c'est-à-dire de la glycolyse et de la phosphorylation oxydative mitochondriale, démontrée en 1928, grâce aux expériences menées par McCarthy et ses collaborateurs.

La formation et la libération de ces cellules dépendent de nombreux facteurs endocriniens (hormonaux), en particulier la testostérone, qui est produite et sécrétée par les testicules.

Contrairement à ce qui se passe avec les cellules sexuelles féminines (qui sont produites au cours du développement embryonnaire), les spermatozoïdes sont produits en continu tout au long de la vie adulte de l'homme.

Caractéristiques

Les spermatozoïdes sont des cellules très importantes, car ils ont la tâche particulière de fusionner avec l'ovule contenu dans les ovaires féminins pour le féconder et le féconder, un processus qui se termine par la formation d'un nouvel individu.

Le sperme, ainsi que les ovules, sont des cellules haploïdes, de sorte que la fusion des noyaux femelle et mâle restaure la charge diploïde (2n) dans une nouvelle cellule. Cela implique que chaque cellule contribue à la moitié de la charge chromosomique d'un être humain dans ce processus.

Schéma d'un sperme humain. Source: Schéma simplifié du spermatozoïde.svg: Mariana Ruiztravail dérivé: Miguelferig

Chez l'homme, les spermatozoïdes sont les cellules responsables de la détermination du sexe de la descendance, puisque l'ovule a un chromosome sexuel X, mais chaque spermatozoïde peut avoir soit un chromosome X soit un chromosome Y.

Sperme essayant de féconder un ovule

Lorsque le sperme qui réussit à féconder et féconder l'ovule a un chromosome X, le bébé qui sera formé sera XX, c'est-à-dire qu'il sera génétiquement féminin. D'un autre côté, lorsque le sperme qui fusionne avec l'ovule a un chromosome Y, le bébé sera XY, c'est-à-dire génétiquement masculin.

Parties du sperme (structure)

Les spermatozoïdes sont de petites cellules flagellées (moins de 70 microns de longueur). Chaque sperme est composé de deux régions bien définies connues sous le nom de tête et de queue, toutes deux entourées de la même membrane plasmique.

Dans la tête se trouve le noyau qui servira à féconder l'ovule femelle, tandis que la queue est l'organite de la locomotion qui leur permet de se déplacer et qui représente une partie importante de leur longueur.

- tête

La tête du sperme est de forme aplatie et mesure environ 5 microns de diamètre. À l'intérieur se trouve de l'ADN cellulaire, très compacté, ce qui minimise le volume qu'il occupe, facilitant son transport, sa transcription et son silence.

Le noyau du sperme a 23 chromosomes haploïdes (en un seul exemplaire). Ces chromosomes diffèrent des chromosomes des cellules somatiques (cellules du corps qui ne sont pas des cellules sexuelles) en ce qu'ils regorgent de protéines appelées protamines et de certaines histones de spermatozoïdes.

Les protamines sont des protéines avec des charges positives abondantes, qui facilitent leur interaction avec l'ADN chargé négativement.

Vue latérale et frontale d'un sperme humain (Source: LadyofHats via Wikimedia Commons)

En plus du noyau, la tête du sperme a une vésicule sécrétoire appelée vésicule acrosomale ou acrosome, qui entoure partiellement la région antérieure du noyau et est en contact avec la membrane plasmique de la cellule sexuelle.

Cette vésicule abrite un grand nombre d'enzymes qui facilitent le processus de pénétration du revêtement externe de l'ovule lors de la fécondation. Ces enzymes comprennent la neuraminidase, la hyaluronidase, la phosphatase acide, l'arylsulfatase et l'acrosine, une protéase similaire à la trypsine.

Lorsque l'ovule et le sperme entrent en contact l'un avec l'autre, l'acrosome libère son contenu par exocytose, processus connu sous le nom de «réaction acrosomique», indispensable à l'union, à la pénétration et à la fusion du sperme avec l'ovule.

- Queue

La tête et la queue du sperme sont couvertes par la même membrane plasmique. La queue est un flagelle très long qui a quatre régions appelées le cou, la pièce du milieu, la pièce principale et la pièce d'extrémité.

L'axonème, c'est-à-dire la structure cytosquelettique qui assure le mouvement de la queue, émerge d'un corps basal situé derrière le noyau du sperme. Ce corps basal est ce qui compose le cou et mesure environ 5 μm de long.

Entre le col et l'embout se trouve la pièce intermédiaire. Il mesure 5 microns de long et se caractérise par la présence de multiples mitochondries disposées sous la forme d'une "gaine" autour de l'axonème central. Ces mitochondries hautement spécialisées sont ce qui fournit, en substance, l'énergie nécessaire au mouvement sous forme d'ATP.

La pièce principale mesure un peu moins de 50 μm de long et constitue la partie la plus longue de la queue. Il commence par un «anneau» qui empêche la poursuite de l'avancement des mitochondries et se termine dans l'embout. Lorsque vous vous rapprochez de la pièce finale, la pièce principale se rétrécit (se rétrécit).

La pièce terminale, enfin, est constituée des 5 derniers µm de la queue et est une structure où un certain «désordre» est observé dans les microtubules qui composent l'axonème du flagelle.

Cycle de vie

Un homme adulte moyen produit des millions de spermatozoïdes par jour, mais ces cellules mettent entre 2 et 3 mois pour se former et mûrir complètement (jusqu'à ce qu'elles soient éjaculées).

Le cycle de vie d'un spermatozoïde commence par la gamétogenèse ou la spermatogenèse, c'est-à-dire par la division d'un germe ou d'une cellule précurseur, qui donne naissance à des lignées cellulaires qui se divisent plus tard, pour se différencier et mûrir plus tard. Dans l'intervalle, les cellules défectueuses subissent des processus de mort cellulaire programmée.

Une fois formé dans les tubules séminifères, le sperme en cours de maturation doit migrer dans une région du testicule connue sous le nom d'épididyme, qui mesure environ 20 pieds de long. Cette migration prend quelques jours et il a été montré qu'à ce stade les cellules ne sont pas suffisamment matures pour féconder un ovule, car elles manquent de mobilité suffisante.

Après 18 ou 24 heures passées dans l'épididyme, les spermatozoïdes sont parfaitement mobiles, mais cette mobilité est inhibée par certains facteurs protéiques.

Une fois dans l'épididyme, les spermatozoïdes conservent leur fertilité pendant un peu plus d'un mois, mais cette durée dépendra des conditions de température, d'alimentation et de mode de vie.

Lorsque les spermatozoïdes sont éjaculés pendant les rapports sexuels (rapports sexuels), ils sont pleinement capables de bouger, se déplaçant à des vitesses aussi rapides que 4 mm / min. Ces cellules peuvent survivre pendant 1 à 2 jours dans l'appareil reproducteur féminin, mais cela dépend de l'acidité du milieu environnant.

Spermatogenèse

La production de spermatozoïdes (spermatogenèse) se produit d'abord chez l'homme pendant la puberté. Ce processus se déroule dans les testicules, qui sont deux organes du système reproducteur masculin, et concerne la réduction de la charge chromosomique des cellules sexuelles (qui passent de diploïde (2n) à haploïde (n)).

Dans les testicules, la spermatogenèse se produit dans des canaux appelés tubules séminifères, dont l'épithélium est composé de deux types principaux de cellules: les cellules de Sertoli et les cellules spermatogènes.

Les cellules spermatogènes donnent naissance aux spermatozoïdes, tandis que les cellules de Sertoli nourrissent et protègent les cellules spermatogènes. Ces derniers se trouvent dans les tubules séminifères à différents stades de maturation.

Représentation schématique du processus de spermatogenèse (Source: Miguelferig via Wikimedia Commons)

Parmi les cellules spermatogènes, on trouve des cellules appelées spermatogonies, qui sont des cellules germinales immatures responsables de la division et de la production de spermatocytes primaires, de spermatocytes secondaires et de spermatozoïdes matures.

- Spermatogonies, spermatocytes primaires, spermatocytes secondaires et spermatides

Les spermatogonies sont situées vers le bord extérieur des tubules séminifères, près de la lame basale de ceux-ci; Au fur et à mesure qu'elles se divisent, les cellules qu'elles engendrent migrent vers la partie centrale des canaux, où elles mûrissent finalement.

Spermatocytogenèse

Les spermatogonies se divisent par mitose (division asexuée) et sont des cellules diploïdes (2n) qui, lorsqu'elles se divisent, génèrent plus de spermatogonies et de spermatocytes primaires, qui ne sont rien de plus que des spermatogonies qui cessent de se diviser par mitose pour entrer dans la méiose I.

Un petit groupe de spermatogonies se divise lentement par mitose tout au long de la vie, fonctionnant comme des «cellules souches» pour la production mitotique de plus de spermatogonies ou de cellules engagées dans la maturation.

Lorsque les spermatogonies mûrissent, c'est-à-dire lorsqu'elles se divisent par mitose puis par méiose, leur progéniture ne complète pas la division cytosolique, de sorte que les cellules filles (clones) restent reliées les unes aux autres par des ponts cytosoliques, comme si elles étaient un syncytium..

Ce syncytium est maintenu jusqu'aux étapes finales de maturation et de migration des spermatozoïdes (spermatozoïdes), où le sperme est libéré dans la lumière des tubules séminifères. Il en résulte que des groupes de cellules sont produits de manière synchrone.

- méiose

Les spermatocytes primaires, lorsqu'ils se divisent par méiose, forment des spermatocytes secondaires, qui se divisent à nouveau par méiose (méiose II), se différenciant en un autre type de cellules appelées spermatides, qui ont la moitié de la charge chromosomique de la spermatogonie. dire, ils sont haploïdes.

- Maturation des spermatides ou spermiogenèse

Au fur et à mesure que les spermatides mûrissent, ils se différencient en spermatozoïdes matures grâce à une série de changements morphologiques qui impliquent l'élimination d'une grande partie de leur cytosol, la formation des flagelles et le réarrangement interne de leurs organites cytosoliques.

Certains de ces changements sont liés à la condensation du noyau cellulaire, à l'allongement de la cellule et au réarrangement des mitochondries.

Ces cellules migrent ensuite dans l'épididyme, un tube crépus dans les testicules, où elles sont stockées et poursuivent le processus de maturation. Cependant, ce n'est que par un processus appelé capacitation, qui a lieu dans le tractus génital féminin, que les spermatozoïdes achèvent leur maturation.

Références

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