Spermatozoïdes Biologie de la Reproduction PDF

Summary

Ce document est un document d'étude sur la spermatogenèse et les bases anatomiques de l'appareil génital, insistant sur la fonction exocrine et endocrinienne des testicules, les canaux successifs à la sortie de l'épididyme, les glandes annexes et l'organisation testiculaire. Il inclut également des informations sur la barrière hémato-testiculaire, le déroulement de la spermatogenèse, ainsi que la morphologie d'un spermatozoïde humain

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# 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**

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