Introduction
Chez les Amniotes mâles, les canaux transportant les spermatozoïdes jouent un rôle essentiel dans la reproduction. Cet article explore en détail la fonction de ces canaux, en mettant l'accent sur les canaux efférents, leur développement embryonnaire et leur rôle dans le transport et la maturation des spermatozoïdes.
Les canaux efférents : une voie rapide pour les spermatozoïdes
Définition et origine
Les canaux efférents sont des conduits qui relient le rete testis à l'épididyme. Ils sont issus de quelques néphrons glomérulés du mésonéphros qui n'ont pas dégénéré.
Structure et fonction
Les canaux efférents sont une série de tubules parallèles minces et délicats. Ils relient le rete testis à l'épididyme, un seul tube. Les spermatozoïdes voyagent très rapidement à travers ces tubules dans l'épididyme, d'où le nom de conduits efférents.
Développement embryonnaire de l'appareil génital masculin
Contrôle génétique et hormonal
L'appareil génital se met en place lors du développement embryonnaire. Ce phénomène est sous le contrôle de plusieurs gènes et hormones, en relation avec les chromosomes sexuels présents. Le début de ce développement est commun aux deux sexes.
Rôle du chromosome Y et du gène SRY
Le chromosome Y a un rôle fondamental dans la détermination du sexe dans l'espèce humaine. Le gène SRY (Sex-determining Region of Y chromosome) s'exprime lors du développement sexuel des gonades chez l'homme. La protéine issue de l’expression du gène SRY agirait en déclenchant une cascade d’autres gènes.
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Différenciation des gonades
Bien que le sexe de l’embryon soit déterminé par la présence des chromosomes X et Y dès la fécondation, la gonade embryonnaire des Mammifères présente d’abord un stade indifférencié durant lequel elle ne possède aucun caractère mâle ni femelle. Au début de l’organogenèse, on observe la formation d’une crête génitale qui est ensuite colonisée par les cellules germinales. L’ébauche de la gonade peut, au cours de son développement, se développer soit en ovaire soit en testicule, selon ses déterminants génétiques.
Formation des cordons sexuels
L’épithélium de la crête génitale se développe dans le tissu conjonctif ; il se forme alors des cordons sexuels primitifs qui s’entourent de cellules germinales. On observe, dans chacune des crêtes génitales des fœtus XY, la formation de deux types de cordons : les cordons testiculaires contenant les cellules germinales qui produiront les futurs spermatozoïdes ; et les cordons du rete testis, à l’extrémité des cordons testiculaires. Chez les fœtus femelles XX, les cordons sexuels primitifs dégénèrent.
Rôle des canaux de Wolff et de Müller
Les canaux de Wolff constituent le spermiducte chez le mâle des Vertébrés. Ils sont en relation avec le mésonéphros mis en place au cours de la quatrième semaine du développement. L’extension du canal de Wolff jusqu’à l’urètre se fait pendant la cinquième semaine. Les canaux de Müller se développent en parallèle aux canaux de Wolff par une invagination de l’épithélium au niveau du pronéphros (région antérieure du mésonéphros) au cours de la sixième semaine. Chez les femelles ils deviennent les oviductes et débouchent dans l’utérus.
Anatomie de l'appareil génital masculin
Les testicules
Les testicules sont situés dans les bourses où ils semblent suspendus au cordon spermatique. De forme ovoïde, les testicules mesurent environ 4 centimètres de long sur 2,5 cm de large chez l’adulte. Chaque glande est entourée par une membrane, la tunique vaginale, dérivée du péritoine abdominal et dont les prolongements divisent le testicule en 250 à 300 lobules qui contiennent chacun 3 ou 4 tubes séminifères. Les tubes séminifères rejoignent ensuite un réseau de canaux, le rete testis.
L'épididyme
L'épididyme est un conduit situé en arrière du testicule. Il reçoit les spermatozoïdes de celui-ci, qu'il dirige vers le canal déférent. C’est un canal fermement pelotonné, situé dans la partie supérieure des testicules. Entièrement déplié, il mesurerait environ 6 mètres de long. Les spermatozoïdes sont stockés dans l’épididyme pendant une durée pouvant aller jusqu’à 2 semaines ; ils y acquièrent maturité, mobilité et fécondance.
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Le canal déférent
Le canal déférent est un fin conduit long d’environ 45 cm. Sa partie extra-abdominale est incluse dans le cordon spermatique (pédicule contenant les artères et veines spermatiques, les nerfs, les ligaments qui relient le testicule et l’abdomen). Le canal déférent pénètre dans l’abdomen à travers l’orifice inguinal jusqu'au canal éjaculateur, à l’entrée de la prostate. Il s’agit d’un long tube courbé qui débute au niveau de la queue de l’épididyme puis quitte le scrotum pour rejoindre la région de l’abdomen. Il passe ensuite au-dessus de la vessie et rejoint la vésicule séminale, dans la région pelvienne pour former le canal éjaculateur. En plus de participer à l’acheminement des spermatozoïdes, il sert également à stocker la majeure partie des spermatozoïdes produits jusqu’à l’éjaculation.
Les vésicules séminales
Ce sont 2 poches situées derrière la vessie. Leur fonction principale consiste à fournir une sécrétion alcaline visqueuse, constitutive du sperme. Le liquide issu des vésicules séminales est riche en nutriments offrant une source d’énergie destinée au métabolisme des spermatozoïdes et renforçant leur mobilité.
La prostate
La prostate, de la taille d’une châtaigne, se situe juste en-dessous de la vessie, près de la sortie de l’urètre. Elle sécrète un liquide alcalin, éjecté dans l’urètre lors de l’éjaculation pour neutraliser l’acidité des fluides dans l’urètre de l’homme et le vagin de la femme. Cette fonction est importante dans la mesure où les acides peuvent avoir un effet néfaste sur les spermatozoïdes et, en concentration plus importante, peuvent même les tuer.
L'urètre
Il s’agit d’un tube reliant la vessie à l’extrémité du pénis en traversant la prostate ; c’est la dernière partie de la voie empruntée par le sperme. L’urètre est le canal d’évacuation du sperme et également de l’urine.
Le pénis
Le pénis est l'organe masculin permettant dévacuer à la fois le sperme et l'urine hors de l'organisme. Lors de la stimulation sexuelle, les artères se dilatent et le pénis entre en érection au fur et à mesure que les tissus spongieux se remplissent de sang. Le tissu situé au bout du pénis forme le gland. Le pénis, ou verge, mesure en moyenne 10 à 12 cm au repos et 15 à 16 cm en érection. Il est constitué de l'urètre, conduit véhiculant l'urine lors de la miction et le sperme lors de l'éjaculation, d’un corps spongieux qui entoure l’urètre et de deux organes érectiles, les corps caverneux, flaccides à l'état de repos, et qui deviennent rigides à l’érection grâce à l'afflux de sang.
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Production et maturation des spermatozoïdes
Spermatogenèse
La production de spermatozoïdes, ou spermatogenèse, débute au moment de la puberté et perdure toute la vie, même si elle diminue sensiblement à partir de 45 ou 50 ans. Chaque spermatocyte I subit alors une première division (méiose), qui réduit de 46 à 23 le nombre de chromosomes (dont les chromosomes X et Y), puis une deuxième division conduisant à quatre cellules filles haploïdes (un seul chromosome de chaque type). Elles perdent leur aspect antérieur avec l’apparition de trois structures : la tête qui regroupe le noyau et l’acrosome riche en enzymes, une pièce intermédiaire qui regroupe les mitochondries source d’énergie autour de filaments contractiles, une longue queue ou flagelle dont les mouvements pourront propulser le spermatozoïde à la vitesse de 2 à 4 mm par minute. Le cycle complet dure 9 à 10 semaines, au cours desquelles le spermatozoïde gagne les vésicules séminales. Il ne devient fonctionnel qu’au contact des sécrétions séminales et prostatiques, au moment de l’éjaculation.
Facteurs influençant la spermatogenèse
Les facteurs d’environnement (pollution atmosphérique ou alimentaire, température élevée des locaux, vêtements serrés) expliqueraient une baisse régulière de cette densité dans le monde moderne. Ainsi toute situation susceptible d’augmenter la température des testicules peut altérer la production des spermatozoïdes.
Rôle de l'épididyme dans la maturation
Le processus total de maturation des spermatozoïdes, depuis leur stade primitif dans les tubes séminifères jusqu’à leur forme entièrement mature dans le canal déférent dure environ 72 jours.
Rôle des hormones
Testostérone
Les cellules interstitielles du testicule ou cellules de Leydig produisent la principale hormone mâle, la testostérone. Cette production existe très tôt chez l’embryon chez qui elle détermine l’évolution de l’appareil génital vers le type masculin. La sécrétion de testostérone disparaît pratiquement pendant l’enfance et réapparaît au tout début de la puberté, sous la stimulation de deux hormones hypophysaires communes aux deux sexes, la LH et la FSH. La testostérone détermine les caractères sexuels secondaires : développement des organes génitaux externes, squelette plus large aux épaules qu’au bassin, musculature, tonalité grave de la voix, pousse et répartition de la pilosité mais aussi agressivité et comportement sexuel. À partir de 40 ou 50 ans, la baisse des sécrétions androgènes participe à l’évolution physique (répartition des graisses vers l’abdomen, perte de cheveux, fonte musculaire) et comportementale des hommes.
Pollinisation chez les plantes
Analogie avec la reproduction humaine
Il est intéressant de noter que des mécanismes similaires de transport et de guidage sont observés dans la reproduction des plantes. Le pollen, qui contient les gamètes mâles, doit atteindre le stigmate, l'organe reproducteur femelle, pour féconder l'ovule.
Tube pollinique
Après l'adhérence et la réhydratation, le grain de pollen reprend son métabolisme actif et émet le tube pollinique qui traverse les tissus du pistil pour atteindre l’ovule. La croissance du tube pollinique est directionnelle et répond à divers signaux de guidage dans le pistil.
Auto-incompatibilité
Les interactions pollen-pistil créent non seulement une série de barrières d’hybridation interspécifiques mais aussi peuvent restreindre la reproduction entre plantes d’une même espèce mais génétiquement trop proches (on parle alors d’auto-incompatibilité et c’est bien sûr un des freins majeurs à l’autofécondation chez les fleurs qui sont hermaphrodites).
Perspectives thérapeutiques
Transplantation de cellules germinales
Une nouvelle technique d’assistance médicale à la procréation, consistant en la transplantation de cellules mâles germinales immatures, a été testée avec succès chez le rongeur. L’injection de spermatogonies dans les tubes séminifères de souris incapables de les produire mais ayant par ailleurs un micro-environnement testiculaire normal a permis de rétablir la spermatogénèse et de restaurer la fertilité des animaux greffés.
Préservation de la fertilité
Ces résultats ouvrent des possibilités de préservation de la fertilité masculine chez de jeunes enfants cancéreux devant subir une chimiothérapie et/ou radiothérapie castratrice.
Thérapie génique
Enfin, la capacité d’isoler, de cultiver et de transplanter des cellules germinales mâles laisse entrevoir la possibilité d’intervenir par transfert de gène pour corriger des défauts génétiques transmissibles à la descendance.
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