Introduction
La reproduction sexuée est un processus fondamental chez de nombreux êtres vivants, impliquant la fusion de cellules reproductrices mâles et femelles. Parmi ces cellules, le spermatozoïde joue un rôle essentiel en tant que gamète mâle. Cet article explore en détail la définition, la structure, la fonction et l'importance du spermatozoïde dans le processus de reproduction.
La Reproduction Sexuée : Un Aperçu
La reproduction sexuée est un mécanisme par lequel un nouvel être vivant est créé à partir de l'union d'une cellule reproductrice mâle et d'une cellule reproductrice femelle. Ce processus implique la rencontre de ces cellules, la fécondation (fusion des cellules) et la formation d'une cellule-œuf.
Fécondation à Deux Sexes
Pour qu'un nouvel être vivant soit créé par reproduction sexuée, une série d'événements doit se produire :
- La rencontre des cellules reproductrices mâles (spermatozoïdes) et femelles (ovocytes).
- La fécondation, c'est-à-dire l'union de ces cellules, qui aboutit à la formation d'une cellule-œuf.
Les ovocytes sont les cellules reproductrices femelles. Ils sont généralement gros, ronds et immobiles. Les spermatozoïdes, quant à eux, sont les cellules reproductrices mâles, caractérisées par leur petite taille, leur nombre élevé et leur mobilité.
Le Spermatozoïde : Définition et Caractéristiques
Un spermatozoïde est une cellule haploïde sexuelle (ou gamète) produite par l'appareil reproducteur mâle de l'espèce. Chez les mammifères, le spermatozoïde est soit porteur du chromosome Y, soit porteur du chromosome X, impliqué dans la détermination sexuelle. L’ovotide libéré par l'ovaire, est toujours porteur d'un chromosome X. C’est donc le spermatozoïde qui détermine le sexe de l’œuf obtenu après la fécondation de l’ovule.
Lire aussi: Lien fausse couche - sperme
Structure du Spermatozoïde
Chez l'humain, le spermatozoïde a une tête de 5 µm par 3 µm qui tourne sur elle-même le long d'une trajectoire hélicoïdale. La mobilité est assurée par un flagelle d'une longueur de 60 à 65 µm. Le spermatozoïde est caractérisé par un minimum de cytoplasme et l'ADN le plus densément compacté connu chez les eucaryotes (plus de six fois plus condensé que les chromosomes mitotiques des cellules somatiques).
La tête du spermatozoïde contient le noyau, qui renferme les informations génétiques. La pièce intermédiaire contient les réserves d'énergie nécessaires au déplacement.
Production de 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. Chaque éjaculation expulse entre 2 et 6 ml de sperme contenant de 60 à 300 millions de spermatozoïdes chez l’adulte jeune. 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.
Mobilité du Spermatozoïde
La mobilité est essentielle à la fonction du spermatozoïde, lui permettant de se déplacer vers l'ovule pour la fécondation. Le flagelle, une structure complexe, est responsable de cette mobilité.
Structure et Fonctionnement du Flagelle
Les flagelles sont des éléments de 10 à 100 um de long et de 0,3 à 1 micromètre de diamètre. La microscopie électronique montre une structure très reproductible faite de 9 doubles tubes constituant un cylindre dont le centre est occupé par deux tubes centraux d’environ 20 nanomètre de diamètre ; ces tubes sont appelés microtubules. Chacun de ces microtubules est continu sur toute la longueur d’un même flagelle (ou cil). La jonction entre doublets est constituée de bras moteurs externes et internes. Les doublets externes sont aussi reliés entre eux par des ponts de nexine et aux microtubules centraux par des rayons (radial spokes). L'ensemble de cet arrangement cylindrique (microtubules, bras et rayons) constitue un ensemble fonctionnel appelé axonème.
Lire aussi: Spermatozoïde et ovule : rencontre
La masse protéique de cet “édifice” macromoléculaire est constituée des tubulines, dont la polymérisation linéaire forme les longs tubes appelés microtubules. Les bras externes et internes sont formés de protéines enzymatiques, les dynéines, qui hydrolysent l’ATP en ADP et phosphate inorganique, et dont la masse moléculaire est très élevée. Leur taille est d’environ 50 nanomètre ; leur vitesse d’hydrolyse de l’ATP est d’environ 50 ATP/seconde, soit du même ordre de grandeur que la fréquence de fonctionnement du flagelle (20 à 50 battements par seconde). Sur les quelques 250 espèces de protéines différentes qui forment un flagelle, seules un tiers ont une fonction clairement établie.
Alors qu'un cil présente un mouvement alternatif avec un phase rigide associée à une poussée du fluide environnant, suivi d’une phase inverse associé à une forte courbure minimisant les frictions et permettant son repositionnement, par opposition à ce mouvement très asymétrique, le flagelle présente en général un battement pseudo-sinusoïdal. Le déplacement de l’onde le long du flagelle (de la tête du spermatozoïde jusqu'à l'extrémité du flagelle) nécessite une force interne permettant de contrer les forces de rigidité dû à la structure filamenteuse des microtubules et antagonistes à la courbure, et les forces de viscosité dues à la friction du flagelle, élément filiforme se déplaçant dans un milieu liquide.
À l’échelle de taille d’un flagelle, celle du micromètre, les déplacements sont régis par le loi de Reynolds: la viscosité devient prépondérante sur les forces d’inertie de sorte que un micro-organisme ou une cellule isolée dépourvue d’inertie, s’arrête immédiatement dès l’arrêt de son micromoteur, leur inertie étant négligeable devant les forces de viscosité du milieu. Ceci s’oppose à la situation d’un poisson dont les nageoires s’arrêtent mais qui va continuer néanmoins à progresser grâce à sa masse (inertie) prépondérante sur la friction. Pour donner une image, la viscosité que doit vaincre un unicellulaire ou un spermatozoïde pour se déplacer dans l’eau est équivalente à celle que rencontrerait un nageur dans du bitume.
Le micromoteur d'un axonème flagellaire ne mesure que 50 nanomètre pour l’unité motrice élémentaire, 20 000 de ces unités motrices étant régulièrement positionnées sur la longueur de l'axonème, le micromoteur axonémal fonctionne selon un régime “linéaire alternatif”, sa fréquence va jusqu’à 50-100 Hz, soit 3 à 6 000 RPM. Sa source d’énergie est chimique : l’Adénosine TriPhosphate ou ATP, sa date de "dépôt de brevet" remonte à plusieurs centaines de millions d’années.
Parcours du Spermatozoïde vers l'Ovule
Après l'éjaculation, les spermatozoïdes se retrouvent devant l'entrée du col de l'utérus, dans le vagin : le fornix vaginal. Le "but" des spermatozoïdes est d'atteindre l'ovocyte, ce dernier étant près de l'ovaire qui l'a expulsé, dans la partie ampoulaire de la trompe adjacente. Le parcours est semé d'embûches :
Lire aussi: Temps de trajet des spermatozoïdes
- Le col de l'utérus, bloqué par la glaire cervicale, ou cervix uteri.
- La cavité utérine, plus "hospitalière" pour les spermatozoïdes du fait de ses sécrétions alcalines.
- La trompe utérine où est l'ovule, mais pas l'autre. En effet, 50% des spermatozoïdes se retrouvent dans la trompe sans ovule.
Tous n'y arriveront pas. La glaire cervicale est un réseau de mucopolysaccharides dont la structure varie en fonction du cycle ovarien de la femme. Le mucus est très perméable 2 à 3 jours avant l'ovulation du fait de la sécrétion d'oestrogène par le follicule mûr, mais il s'imperméabilise juste après l'ovulation en raison de la sécrétion de progestérone du corps jaune (ex follicule).
À ce stade, ce qu'on peut également remarquer, c'est que des spermatozoïdes se retrouvent bloqués dans des cryptes cervicales, qui sont des replis de la muqueuse interne du col. Il reste donc des spermatozoïdes dans le tractus génital féminin après les rapports pendant environ 48 heures mais rarement plus, car les spermatozoïdes ont une durée de vie limitée. Ce système de réservoir permet un relargage des spermatozoïdes d'environ 72 heures.
Capacitation
Le parcours de la cavité utérine est très important car c'est là que les spermatozoïdes subissent la capacitation, qui est une maturation fonctionnelle de ces derniers. Elle consiste en un remaniement de leur membrane externe en vue de les préparer à effectuer la réaction acrosomiale, indispensable à la fécondation. La capacitation se manifeste, entre autres, par un mouvement hyperactivé des spermatozoïdes, correspondant à une augmentation des battements flagellaires et une trajectoire typique en forme de créneau. Le risque pour un spermatozoïde capacité est qu'il effectue sa réaction acrosomiale spontanément avant de rencontrer l'ovule. Chose importante, les spermatozoïdes ne subissent pas tous la capacitation en même temps.
Fécondation et Destinée des Mitochondries
Lors de la fécondation, les mitochondries des spermatozoïdes sont détruits par la cellule oeuf. Il en résulte une conservation des mitochondries maternelles, ce qui est utile lors des études généalogiques.
Normozoospermie et Qualité du Sperme
Normozoospermie signifie que les spermatozoïdes sont normaux. Le volume de l’éjaculât doit être supérieur à 2 ml, contenant plus de 20 millions de spermatozoïdes/ml. Cela fait des années que les spécialistes en stérilité avertissent de la dégradation progressive de la qualité du sperme et, ainsi donc, le jour où un patient fait analyser son sperme pour la première fois, est un jour très important.
Analyses et Précautions
Ils reçoivent les instructions suivantes: l’échantillon de sperme doit s’obtenir par masturbation et il doit être déposé dans un pot stérile qui peut être acheté dans une pharmacie (comme celui des analyses d’urine), en s’assurant que la totalité de l’éjaculât ait été collectée. Il devra être livré à la clinique avant une heure après le prélèvement.
Facteurs Affectant la Qualité du Sperme
Plusieurs facteurs peuvent influencer la qualité du sperme, notamment :
- Facteurs environnementaux (pollution, température élevée)
- Mode de vie (alimentation, vêtements)
- Jours d'abstinence sexuelle
Don de Spermatozoïdes
Si vous avez entre 18 ans et 44 ans, vous avez la possibilité de donner vos spermatozoïdes. Peu importe que vous ayez ou non des enfants. Ce don est destiné à des couples composés d'un homme et d'une femme ou de 2 femmes. Ce don peut aussi bénéficier à une femme non mariée. Le don est volontaire, gratuit et anonyme.
Conditions et Démarches
Vous devez remplir les 2 conditions suivantes :
- Avoir entre 18 et 44 ans inclus
- Être en bonne santé. Des examens médicaux sont réalisés avant le don.
Le corps médical s'entretient avec vous, puis recueille votre accord.
Procédure de Don
Le recueil de spermatozoïdes s'effectue par masturbation. Un 1er prélèvement permet d'étudier le sperme, notamment sa résistance à la congélation. Les résultats du 1er prélèvement permettent de déterminer le nombre de recueils suivants à effectuer. Un examen microbiologique permet de déterminer si le don pourra être retenu. Si c'est le cas, les spermatozoïdes sont congelés puis conservés en laboratoire jusqu'à leur attribution à des personnes receveuses, en vue d'une assistance médicale à la procréation.
tags: #spermatozoïde #définition #wikipedia