Spermatozoïdes Biologie de la Reproduction PDF

# Médicale Tours - Biologie de la reproduction - Actualisation - Fiche de cours n°2 ## Spermatogenèse ### Notions importantes : * **Notion tombée 1 fois au concours** * **Notion tombée 2 fois au concours** * **Notion tombée 3 fois ou plus au concours** ## Bases anatomiques : APPAREIL GENITAL...

# Médicale Tours - Biologie de la reproduction - Actualisation - Fiche de cours n°2 ## Spermatogenèse ### Notions importantes : * **Notion tombée 1 fois au concours** * **Notion tombée 2 fois au concours** * **Notion tombée 3 fois ou plus au concours** ## Bases anatomiques : APPAREIL GENITAL ### LES TESTICULES **Dimensions:** * 5 cm de haut x 3 cm de large x 2,5 cm d'épaisseur * Poids: 20 g * Volume: 20 ml **Localisation:** * Dans le scrotum ou bourses * Permet une température 2 à 3°C inférieure à celle du corps nécessaire à la spermatogenèse. **Localisation extracorporelle:** * **Prostate** * **Canal déférent** * **Urètre prostatique** * **Urètre pénien** * **Vésicule séminale** * **Ampoule du déférent** * **Canal éjaculateur** * **Urètre périnéal** * **Glande de MERY-COWPER** * **Epididyme** * **Testicule** * **Scrotum** **Anomalie de migration des testicules en fin de grossesse:** * Arrêt de la migration (noir) * Migration anormale: testicule ectopique (gris) **Cryptorchidie:** * 80% unilatérale ou 20% bilatérale. * 1 à 2% des nouveau-nés et seulement 1% à 6 mois. * Risque accrue de cancer testiculaire. * Risque d'infertilité du fait de la température trop élevée. ### LES TESTICULES : 2 GRANDES FONCTIONS #### Fonction exocrine: * Production des spermatozoïdes: * Continue * De la puberté jusqu'au décès: * Absence de véritable andropause * Au sein des tubes séminifères: compartiment intra-tubulaire. #### Fonction endocrine: * Production des hormones sexuelles masculines = androgènes: * En particulier la testostérone * Au sein du tissu interstitiel: compartiment inter-tubulaire * Par les cellules de Leydig ### LES CANAUX SUCCESSIFS À LA SORTIE DE ÉPIDIDYME * **Canal déférent** * 40 cm de long * Canal de transit des spermatozoïdes * **Ampoule du déférent** * Dilatation de la partie terminale du canal. * Forme typique: * Absence bilatérale des canaux déférents, * Vésicules séminales absentes ou atrophiées. * Cause d'une infertilité du fait de l'absence des spermatozoïdes dans l'éjaculat : * Fréquence: 1 à 2% des hommes infertiles. * **Agénésie bilatérale des canaux déférents (ABCD)** * **Canaux éjaculateurs** * Petits canaux de 1 à 2 cm de long. * Contenus dans la prostate. * **Urètre** * Canal de transport constitué de 3 territoires succesifs : * Urètre prostatique, * Urètre périnéal ou membraneux, * Urètre pénien ou spongieux. ### GLANDES ANNEXES * **Epididyme** * Structure coiffantle testicule de 5cm de long. * Confèrent un certain nombre de propriétés aux spermatozoïdes. * Produit 10% du plasma séminal. * Libère son contenu dans le canal épididymaire qu'il contient * **Glandes de Mery Cowper** * Produisent 5% du plasma séminal. * Libèrent leur contenu dans l'urètre périnéal. * **Vésicules séminales** * Produisent 70% du plasma séminal. * Libèrent leur contenu dans le canal éjaculateur. * **Prostate** * Produit 15% du plasma séminal. * Libère son contenu dans l'urètre prostatique. * **Sperme** * Plasma séminal + Spermatozoïdes * Spermogramme: analyse du sperme lors de l'exploration de la fertilité masculine. * Volume normal de sperme par éjaculat: ≥ 1,4 mL * En dessous, on parle d'hypospermie. ## BASES ANATOMIQUES ### ORGANISATION TESTICULAIRE * **Epididyme** * Décomposée en 3 parties : * Tête connectée avec le testicule, * Corps, * Queue connectée avec le canal déférent: région de stockage des spermatozoïdes en absence d'éjaculation. * Contient des canaux : * Canaux efférents au niveau de la tête épididymaire * Puis canal épididymaire replié mesurant 5m de long; **Coupe sagittale de la région testiculaire** * **Canal déférent** * **Corps de Highmore** * **Rete testis** * **Queue** * **Tête** * **Epididyme** * **Canal efférent** * **Tube droit** * **Septum testis** * **Lobule testiculaire** * **Tube séminifère** * **Tissu interstitiel** * **Albuginée** * **Testicule** * **Anse épididymo-déférentielle** ### DIFFERENTS TISSUS TESTICULAIRES * **Présence de tissus conjonctifs** * **Albuginée:** enveloppe conjonctive vascularisée et innervée qui entoure le testicule. * **Corps de Highmore:** masse conjonctive située au sommet du testicule. * **Septum testis:** cloison conjonctive qui part de l'albuginée. * **Rete testis** * Réseau labyrinthique de canaux présent au sein du corps de Highmore. * Collecte les spermatozoïdes. * **Lobules testiculaires** * 200 à 300 lobules par testicule. * Délimités par les septum testis. * Conteriant: * 1 à 4 tube(s) séminifère(s): 60 à 70% du volume; * Du tissu interstitiel: 30 à 40% du volume. ### VOIES SPERMATIQUES INTRATESTICULAIRES * **Transport des spermatozoïdes** * Cheminement des spermatozoïdes avant leur sortie du testicule. * **Tubes séminifères** * 30 cm à 1,5 m de long. * 200 à 300 µm de diamètre. * **Tubes droits,** * **Rete testis.** **3 éléments:** * **Rete testis** * **Corps de Highmore** * **Tube séminifère** ### TUBES SEMINIFERES : 3 PARTIES * **Lumière** * Lieu de libération des spermatozoïdes produits. * **Paroi** * Lame basale plus interne. * Cellules péritubulaires plus périphériques. * **Epithélium séminifère** * Cellules germinales: spermatogonies toujours en périphérie, spermatocytes et spermatides: maturation cellulaire de la périphérie vers la lumière du tube. * Cellules somatiques: cellules de Sertoli. ### TUBES SEMINIFERES : COUPES ANATOMIQUES **Coupe transversale du tube séminifère au microscope optique** * **Spermatogonies** * **Spermatocytes I** * **Spermatides** **Lumière** **Paroi** * **Cel. péritubulaires** * **Lame basale** **Epithélium séminifère** * **Cel. germinales** * **Cel. somatiques** * **Noyau de Cellule de Sertoli** **Coupe transversale d'une partie de tube séminifère au microscope électronique** * **Corps résiduel** * **Lysosome** * **Gouttelette lipidique** * **Mitochondrie** * **Appareil de Golgi** * **Cristalloide** * **Reticulum granuleux** * **Fibres collagénes** * **Cellule péri-tubulaire** **Lame basale** **Paroi** ### CELLULE DE SERTOLI : MORPHOLOGIE * **Noyau:** * Polygonal. * En position basale. * **Cytoplasme:** * Très étendu: de la lame basale jusqu'à la lumière du tube. * Très ramifié: présence de prolongements qui entourent toutes les cellules germinales. * Très riches en organites intra-cellulaires: cellules métaboliquement actives. * **Présence de jonctions:** * Jonctions serrées entre les cellules de Sertoli. * D'autres jonctions avec les cellules germinales. **Morphologie générale:** * **Corps résiduel** * **Lysosome** * **Gouttelette lipidique** * **Mitochondrie** * **Appareil de Golgi** * **Cristalloide** * **Reticulum** * **Lame basale** * **Fibres collagénes** * **Sp. CYTEI post leptotène** * **Region acrosomique d'une spermatide** * **Sp. CYTEI pré leptotène** * **COMPARTIMENT AD-LUMINAL** * **COMPARTIMENT BASAL** * **Jonctions serrées** ### CELLULE DE SERTOLI : RÔLES * **Cohésion du tube séminifère:** * Détermination de l'architecture du tube séminifère. * **Evolution des cellules germinales:** * Maturation et migration des cellules germinales. * **Cellules nourricières:** * Fourniture de métabolites énergétiques: lactate, pyruvate. * **Phagocytes:** * Elimination des cellules germinales en dégénérescence. * **Rôle dans la spermiation:** * Elimination du corps résiduel lors de la différenciation des spermatozoïdes. * Spermiation = libération des spermatozoïdes dans la lumière du tube séminifère. * **Production du fluide testiculaire:** * Présent dans la lumière du tube séminifère. * Dans lequel baigne les spermatozoïdes. * **Synthèse de protéines:** * **Enzymes:** * Aromatase qui permet de convertir des androgènes en oestrogènes; * 5 alpha réductase qui permet de convertir la testostérone en dihydrotestostérone. * **Facteurs de croissance:** IGF1, TGFB. * **Transporteurs:** ABP qui assure le transport des hormones sexuelles. * **Rôle hormonale:** * **Production d'hormones:** * Inhibine B; * AMH: hormone anti-müllérienne. * **Transformation de la testostérone en oestradiol** * **Présence de récepteurs hormonaux:** * Récepteurs de surface à la FSH, * Récepteurs nucléaire à la testostérone. ### BARRIERE HEMATO-TESTICULAIRE * **Interposé entre une partie de l'épithélium séminifère et le sang** **Expérimentalement, lors d'une injection intraveineuse d'un colorant chez un animal on n'observe pas de diffusion au centre des tubes séminifères.** * **Tissu interstitiel :** * Endothélium des capillaires sanguins et lymphatiques. * **Tube séminifère :** * Cellules péritubulaires, * Lame basale, * Jonctions serrées entre les cellules de Sertoli. **Description anatomique: extérieur vers intérieur** * **Compartiment ad-luminal** * **Compartiment basal** * **Lame basale** * **Cellules péri-tubulaires** * **Endothélium vasculaire** ### BARRIERE HEMATO-TESTICULAIRE : DELIMITE 2 COMPARTIMENTS * **Compartiment basale** * Non protégé contre les agressions. * Contenant les spermatogonies A et B et les spermatocytes I au stade pré-leptotène. * **Compartiment ad-luminal** * Protégé contre les agressions. * Contenant les autres cellules germinales: spermatocytes I plus tardifs, les spermatocytes II, les spermatides et les spermatozoïdes. ### BARRIERE HEMATO-TESTICULAIRE : RÔLES * **Contre des agressions chimiques,** * **Contre des agressions immunologiques :** * Empêche la reconnaissance des cellules germinales par le système immunitaire: absence d'immunisation contre ses propres cellules germinales. * Un traumatisme au niveau testiculaire peut entrainer une perforation de la barrière hémato-testiculaire et donc l'infiltration de cellules immunitaires : * Production d'anticorps dirigés contre les spermatozoïdes, * Diminution de la fertilité. * **PAS DE PROTECTION contre la chaleur et les irradiations.** * **Déroulement harmonieux de la méiose:** * Passage des cellules germinales d'un compartiment à un autre. * Barrière dynamique: ouverture/fermeture afin de permettre l'avancée des cellules germinales. * Remodelage constant. ## DEROULEMENT DE LA SPERMATOGENESE **Définition de la spermatogenèse** * Ensemble des phénomènes de divisions, méiose et mitose, et de différenciation qui à partir de cellules germinales souches diploïdes = spermatogonies aboutissent à la formation de cellules germinales haploïdes matures = spermatozoïdes. * De la puberté à la fin de la vie. **Activité continue** * Au sein des tubes séminifères. **Cycle spermatogénétique de 74 jours:** * **Mitoses: 27 jours:** concerne les spermatogonies A et B. * **Méiose: 24 jours.** * **Différenciation ou spermiogénèse: 23 jours.** **Multiplication des spermatogonies** * **Spermatogonies Ad** * Noyau présentant une chromatine granuleuse, foncée : * d pour dark. * Pool de réserve = spermatogonies souches. * Relative quiescence. * Maint:iendu stock des Ad et alimentent les Ap. * **Spermatogonies Ap** * Noyau présentant une chromatine fine, dispersée et claire : * p pour << pale >>. * Renouvellement régulier de l'épithélium séminifère: * Division pour maintenir le stock des spermatogonies Ap; * Génèbrentles spermatogonies suivantes : BO. * **Spermatogonies B** * Noyau présentant une chromatine foncé en amas. * Plus riches en organites intracellulaires. * Une seule génération chez l'Homme : * 1 spermatogonie B ne donne pas d'autres spermatogonies B * 1 spermatogonie B ne donne que 2 spermatocytes I. * **Régulation des divisions spermatogoniales** * Apoptose d'environ 2/3 des spermatogonies. **Meiose** * **Synthèse d'ADN** * Au sein du spermatocyte I: passage d'une cellule diploïde à une cellule tétraploïde en terme d'ADN. * **Mitose réductionnelle** * 1 spermatocyte I donne 2 spermatocytes II. * **Mitose équationnelle** * 1 spermatocyte II donne 2 spermatides. * **Apoptose d'environ 50% des spermatocytes** * Régulation principalement au niveau du point de contrôle pachytène. **SPERMIOGÉNÈSE = DIFFÉRENCIATION DE LA SPERMATIDE EN SPERMATOZOÏDE** **Transformations morphologiques importantes** * Passage d'une cellule ronde à une cellule allongée. **Spermatide initiale** * **Noyau** * Sphérique, * Central. * **Cytoplasme** * Riche en organites intracellulaires : * Appareil de golgi; * 2 centrioles proches du Golgi. **RE-ORGANISATION / MATURATION DU NOYAU** * **Elongation du noyau arrondi de la spermatide** * Initiation en milieu de spermiogenèse. * **Réduction du volume nucléaire** * Compaction. * **Modification des nucléoprotéines basiques associées à l'ADN** * Remplacement partiel des histones par des protamines: * 80% de protamines riches en acides aminés soufrés. * Présence de groupement thiol (SH) favorisant la formation de ponts disulfures: * Permet la protection de l'ADN du spermatozoïde. * 20% d'histones. **FORMATION DE L'ACROSOME** * **Acrosome** * Sac d'enzymes nécessaires à la traversée des enveloppes ovocytaires. * **Dérive de l'appareil de Golgi** * Formation de vésicules golgiennes qui fusionnent pour former une vésicule pro-acrosomique. * Etalement progressif pour recouvrir les 2/3 antérieurs du noyau. **Positionnement au pôle antérieur du noyau** * **Vésicule Pro-acrosomique** * **Acrosome** **FORMATION DU FLAGELLE : RÔLES DES CENTRIOLES** * **Présence de 2 centrioles** * Centriole distal, * Centriol proximal. * **Migration des centrioles** * Au pôle postérieur du noyau : * Diamétralement opposé à l'acrosome. * Induisant la formation de la fossette d'implantation et de la plaque basale qui serviront d'ancrage au futur flagelle. * **Devenir du centriole proximal** * Se situe au niveau de la fossette d'implantation: région du col. * Nécessaire à la formation du fuseau de division lors de la 1ère division de segmentation de l'œuf. * **Devenir du centriole distale** * Donne naissance aux microtubules de l'axonème du flagelle nécessaire au déplacement du spermatozoïde. **3 AUTRES ETAPES DE LA SPERMIOGENESE** * **Migration des mitochondries** * Répartition initiale diffuse. * Regroupement au niveau de la future pièce intermédiaire du flagelle. * Se disposent en hélice pour former un manchon mitocondrial. * Fournissent l'énergie nécessaire au mouvement du flagelle. * **Ré-organisation du cytoplasme** * Glissement du cytoplasme autour du noyau puis du futur flagelle : * Formation d'un corps résiduel phagocyté par les cellules de Sertoli. * Persistance d'un reste cytoplasmique, éliminé lors du transit épididymaire. * **Spermiation** * Libération des spermatozoïdes dans la lumière des tubes séminifères. * Intervention des cellules de Sertoli. ### MORPHOLOGIE D'UN SPERMATOZOIDE HUMAIN * **Longueur totale** * Variable: 55 à 70 µm. * **Tête** * Longueur 4-5 μm X largeur 2-3 μm. * Noyau dense. * Acrosome sur les 2/3 antérieur. * Si vue de face => forme poire. * Si vue de profil => flamme de bougie. * **Col/cou / pièce connective** * 1-2 μm. * Centriole proximal. * **Flagelle** * Pièce intermédiaire : 4-5 µm. * Pièce principale: 45-50 µm. * Pièce terminale: 1-2 µm. * **Microscopie optique**