spermatozoïde
D013094
terminologie Anatomique
Un spermatozoïde (prononcé /ˌspɜːrmætəˈzoʊən/, autre orthographe spermatozoön; pluriel des spermatozoïdes; du grec Ancien: σπέρμα (« seed ») et le grec Ancien: ζῷον (« être vivant »)) est une des spermatozoïdes mobiles de la cellule, ou forme mobile de la cellule haploïde qui est la semence mâle., Un spermatozoïde rejoint un ovule pour former un zygote. (Un zygote est une cellule unique, avec un ensemble complet de chromosomes, qui se développe normalement dans un embryon.)
Les spermatozoïdes fournissent environ la moitié de l’information génétique nucléaire à la progéniture diploïde (à l’exclusion, dans la plupart des cas, de l’ADN mitochondrial). Chez les mammifères, le sexe de la progéniture est déterminé par le spermatozoïde: un spermatozoïde portant un chromosome X conduira à une progéniture femelle (XX), tandis qu’un portant un chromosome Y conduira à une progéniture mâle (XY)., Les spermatozoïdes ont été observés pour la première fois dans le laboratoire d’Antonie van Leeuwenhoek en 1677.
Sperme humain sous microscope
Structure, fonction et taille des spermatozoïdes de mammifères
Humains
Le spermatozoïde humain est la cellule reproductrice chez les mâles et ne survivra que dans des environnements chauds; une fois qu’il quitte le corps la probabilité est réduite et il peut mourir, diminuant ainsi la qualité totale du sperme. Les spermatozoïdes sont de deux types, « féminin » et « masculin »., Les spermatozoïdes qui donnent naissance à la progéniture femelle (XX) après la fécondation diffèrent en ce qu’ils portent un chromosome X, tandis que les spermatozoïdes qui donnent naissance à la progéniture mâle (XY) portent un chromosome Y.
Un spermatozoïde humain se compose d’une tête plate en forme de disque de 5,1 µm sur 3,1 µm et d’une queue de 50 µm de long. La queue flagellée, qui propulse le spermatozoïde (à environ 1-3 mm/minute chez l’homme) en fouettant dans un cône elliptique. Les spermatozoïdes ont un mécanisme de guidage olfactif, et après avoir atteint les trompes de Fallope, doivent subir une période de capacitation avant la pénétration de l’ovule.,
Tête: Il a un noyau compact avec seulement une substance chromatique et est entouré par seulement un mince bord de cytoplasme. Au-dessus du noyau se trouve une structure en forme de chapeau appelée acrosome, formée par modification du corps de Golgi, qui sécrète l’enzyme spermlysine (hyaluronidase, enzyme pénétrante corona, zona lysine ou acrosine), nécessaire à la fécondation. Lorsque le spermatozoïde s’approche de l’ovule, il subit la réaction de l’acrosome dans laquelle la membrane entourant l’acrosome fusionne avec la membrane plasmique de la tête du sperme, exposant le contenu de l’acrosome.,
Cou: C’est la plus petite partie (0,03 ×10-6 m), et a un centriole proximal parallèle à la base du noyau et un centriole distal perpendiculaire au précédent. Le centriole proximal est également présent dans le spermatozoïde mature; le centriole distal disparaît après l’assemblage de l’axonème. Le centriole proximal entre dans l’œuf pendant la fécondation et commence la première division de clivage de l’œuf, qui n’a pas de centriole. Le centriole distal donne naissance au filament axial qui forme la queue et présente une disposition (9+2)., Une membrane transitoire appelée Manchette se trouve dans la pièce centrale.
Pièce centrale: Il a 10-14 spirales de mitochondries entourant le filament axial dans le cytoplasme. Il fournit la motilité, et est donc appelé la centrale du sperme. Il a également un centriole annulaire (anneau) qui forment une barrière de diffusion entre la pièce centrale et la pièce principale et servent de structure stabilisatrice pour la rigidité de la queue.
Queue: C’est la partie la plus longue (50×10-6 m), ayant un filament axial entouré de cytoplasme et de membrane plasmique, mais à l’extrémité postérieure le filament axial est nu., C’est pousser le mécanisme.
Le sperme a une nature alcaline et les spermatozoïdes n’atteignent pas la pleine motilité (hypermotilité) avant d’atteindre le vagin, où le pH alcalin est neutralisé par les fluides vaginaux acides. Ce processus progressif prend 20-30 minutes. Pendant cette période, le fibrinogène des vésicules séminales forme un caillot, sécurisant et protégeant le sperme. Tout comme ils deviennent hypermotile, la fibrinolysine de la prostate dissout le caillot, permettant au sperme de progresser de manière optimale.,
Le spermatozoïde est caractérisé par un minimum de cytoplasme et l’ADN le plus dense connu chez les eucaryotes. Comparé aux chromosomes mitotiques dans les cellules somatiques, l’ADN des spermatozoïdes est au moins six fois plus fortement condensé.
Le spécimen contribue avec l’ADN/chromatine, un centriole, et peut-être aussi un facteur d’activation des ovocytes (OAF). Il peut également contribuer avec l’ARN messager paternel( ARNm), contribuant également au développement embryonnaire.,
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Electron micrograph of human spermatozoa magnified 3140 times.
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Sperm cells in the urine sample of a 45-year-old male patient who is being followed with the diagnosis of benign prostate hyperplasia.,
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Les Dimensions de l’humain, de la tête des spermatozoïdes mesurée à partir de 39 ans sujet sain.
L’homme spermatozoïde contient au moins 7500 protéines différentes.
La génétique du sperme humain a été associée à l’évolution humaine, selon une étude de 2020.,
Dommages et réparation de l’ADN
Les dommages à l’ADN présents dans les spermatozoïdes après la méiose mais avant la fécondation peuvent être réparés dans l’œuf fécondé, mais s’ils ne sont pas réparés, peuvent avoir de graves effets délétères sur la fertilité et l’embryon en développement. Les spermatozoïdes humains sont particulièrement vulnérables aux attaques de radicaux libres et à la génération de dommages oxydatifs à l’ADN. (voir par exemple 8-Oxo-2′-désoxyguanosine)
L’exposition des mâles à certains risques liés au mode de vie, à l’environnement ou au travail peut augmenter le risque de spermatozoïdes aneuploïdes., En particulier, le risque d’aneuploïdie est accru par le tabagisme et l’exposition professionnelle au benzène, aux insecticides et aux composés perfluorés. L’augmentation de l’aneuploïdie des spermatozoïdes se produit souvent en association avec une augmentation des dommages à l’ADN. La fragmentation de l’ADN et l’augmentation de la sensibilité de l’ADN in situ à la dénaturation, caractéristiques similaires à celles observées lors de l’apoptose des cellules somatiques, caractérisent les spermatozoïdes anormaux en cas d’infertilité masculine.,
Évitement de la réponse du système immunitaire
Les molécules de glycoprotéines à la surface des spermatozoïdes éjaculés sont reconnues par tous les systèmes immunitaires féminins humains et interprétées comme un signal indiquant que la cellule ne doit pas être rejetée. Le système immunitaire féminin pourrait autrement attaquer les spermatozoïdes dans l’appareil reproducteur. Les glycoprotéines spécifiques recouvrant les spermatozoïdes sont également utilisées par certaines cellules cancéreuses et bactériennes, certains vers parasites et des globules blancs infectés par le VIH, évitant ainsi une réponse immunitaire de l’organisme hôte.,
La barrière sang-testicule, maintenue par les jonctions étroites entre les cellules de Sertoli des tubules séminifères, empêche la communication entre les spermatozoïdes en formation dans le testicule et les vaisseaux sanguins (et les cellules immunitaires circulant à l’intérieur d’eux) dans l’espace interstitiel. Cela les empêche de provoquer une réponse immunitaire. La barrière sang-testicule est également importante pour empêcher les substances toxiques de perturber la spermatogenèse.,
Spermatozoïdes dans d’autres organismes
spermatozoïdes Mobiles cellules d’algues et de graines de plantes.
Animaux
la Fécondation s’appuie sur les spermatozoïdes pour la plupart sexuellement animaux.
Certaines espèces de mouches des fruits produisent le plus grand spermatozoïde connu dans la nature. Drosophila melanogaster produit des spermatozoïdes pouvant atteindre 1.,8 mm, tandis que son parent Drosophila bifurca produit le plus grand spermatozoïde connu, mesurant plus de 58 mm de longueur. Chez Drosophila melanogaster, tout le sperme, queue comprise, est incorporé dans le cytoplasme de l’ovocyte, cependant, pour Drosophila bifurca, seule une petite partie de la queue pénètre dans l’ovocyte.
La souris des bois Apodemus sylvaticus possède des spermatozoïdes à morphologie falciforme. Une autre caractéristique qui rend ces gamétocytes uniques est la présence d’un crochet apical sur la tête du sperme. Ce crochet est utilisé pour attacher aux crochets ou aux flagelles d’autres spermatozoïdes., L’agrégation est causée par ces pièces jointes et le résultat des trains mobiles. Ces trains offrent une motilité améliorée dans l’appareil reproducteur féminin et sont un moyen par lequel la fécondation est favorisée.
La phase postméiotique de la spermatogenèse de souris est très sensible aux agents génotoxiques environnementaux, car à mesure que les cellules germinales mâles forment des spermatozoïdes matures, elles perdent progressivement la capacité de réparer les dommages à l’ADN., L’irradiation de souris mâles au cours de la spermatogenèse tardive peut induire des dommages qui persistent pendant au moins 7 jours dans les spermatozoïdes fertilisants, et la perturbation des voies de réparation de la rupture double brin de l’ADN maternel augmente les aberrations chromosomiques dérivées des spermatozoïdes. Le traitement de souris mâles avec le melphalan, un agent alkylant bifonctionnel fréquemment utilisé en chimiothérapie, induit des lésions de l’ADN au cours de la méiose qui peuvent persister dans un état non réparé à mesure que les cellules germinales progressent dans les phases de développement spermatogène compétentes en matière de réparation de l’ADN., De tels dommages à l’ADN non réparés dans les spermatozoïdes, après la fécondation, peuvent conduire à une progéniture présentant diverses anomalies.
Les oursins tels que Arbacia punctulata sont des organismes idéaux à utiliser dans la recherche sur le sperme, ils engendrent un grand nombre de spermatozoïdes dans la mer, ce qui les rend bien adaptés comme organismes modèles pour les expériences.
Les spermatozoïdes de marsupiaux sont généralement plus longs que ceux des mammifères placentaires.,
Plantes, algues et champignons
Les gamétophytes des bryophytes, des fougères et de certains gymnospermes produisent des spermatozoïdes mobiles, contrairement aux grains de pollen utilisés chez la plupart des gymnospermes et tous les angiospermes. Cela rend la reproduction sexuée impossible en l’absence d’eau, car l’eau est un milieu nécessaire pour que les spermatozoïdes et les ovules se rencontrent. Les spermatozoïdes des algues et des plantes inférieures sont souvent multi-flagellés (voir image) et donc morphologiquement différents des spermatozoïdes animaux.
Certaines algues et champignons produisent des spermatozoïdes non mobiles, appelés spermatia., Chez les plantes supérieures et certaines algues et champignons, la fécondation implique la migration du noyau du sperme à travers un tube de fécondation (par exemple, un tube pollinique chez les plantes supérieures) pour atteindre l’ovule.
Production de spermatozoïdes chez les mammifères
Les spermatozoïdes sont produits dans les tubules séminifères des testicules dans un processus appelé spermatogenèse. Les cellules rondes appelées spermatogonies se divisent et se différencient éventuellement pour devenir des spermatozoïdes., Pendant la copulation, le cloaque ou le vagin est inséminé, puis les spermatozoïdes se déplacent par chimiotaxie vers l’ovule à l’intérieur d’une trompe de Fallope ou de l’utérus.
Dans l’ART, la normozoospermie est référée à une quantité totale de>39 mill éjaculé,>32% avec une motilité progressive et>4% de morphologie normale. En outre, une éjaculation normale chez l’homme doit avoir un volume supérieur à 1,5 ml, soit un volume excessif de 6 ml par éjaculation (hyperspermie). Un volume insuffisant est appelé hypospermie., Ces problèmes sont liés à plusieurs complications dans la production de spermatozoïdes, par exemple:
- Hyperspermie: généralement provoquée par une inflammation de la prostate.
- Hypospermie: éjaculation incomplète, généralement appelée déficit d’androgène (hypoandrogénie) ou obstruction dans une partie du tractus éjaculatoire. Dans des conditions de laboratoire, est également due à une perte partielle de l’échantillon.
- Aspermie: il n’y a pas d’éjaculation. Cela pourrait se produire en raison d’une éjaculation rétrograde, de maladies anatomiques ou neurologiques ou de médicaments antihypertenseurs.,
Spermatozoa activation
Acrosome reaction on a sea urchin cell
Approaching the egg cell is a rather complex, multistep process of chemotaxis guided by different chemical substances/stimuli on individual levels of phylogeny., L’un des caractères de signalisation les plus significatifs et les plus courants de l’événement est qu’un prototype de récepteurs de chimiotaxie professionnels, le récepteur formyl peptide (60 000 récepteurs/cellules) ainsi que la capacité d’activateur de son ligand formyl Met-Leu-Phe ont été démontrés dans la membrane de surface même dans le cas de spermatozoïdes humains. Les spermatozoïdes de mammifères deviennent encore plus actifs lorsqu’ils s’approchent d’un ovule dans un processus appelé activation des spermatozoïdes., Il a été démontré que l’activation des spermatozoïdes est causée par des ionophores de calcium in vitro, de la progestérone libérée par des cellules de cumulus voisines et se liant à ZP3 de la zona pellucida. Les cellules cumulus sont incorporées dans une substance semblable à un gel faite principalement d’acide hyaluronique, et développées dans l’ovaire avec l’ovule et le soutiennent au fur et à mesure de sa croissance.
Le changement initial est appelé « hyperactivation », ce qui provoque une modification de la motilité des spermatozoïdes. Ils nagent plus vite et leurs mouvements de queue deviennent plus vigoureux et erratiques.
Une découverte récente des liens hyperactivation à un afflux soudain d’ions calcium dans les queues., La queue en forme de fouet (flagelle) du sperme est parsemée de canaux ioniques formés par des protéines appelées CatSper. Ces canaux sont sélectifs, ne laissant passer que les ions calcium. L’ouverture des canaux CatSper est responsable de l’afflux de calcium. L’augmentation soudaine des niveaux de calcium provoque la formation de courbures plus profondes du flagelle, propulsant le sperme avec plus de force à travers l’environnement visqueux. L’hyperactivité des spermatozoïdes est nécessaire pour franchir deux barrières physiques qui protègent l’ovule de la fécondation.
Le deuxième processus d’activation des spermatozoïdes est la réaction de l’acrosome., Cela implique la libération du contenu de l’acrosome, qui se disperse, et l’exposition d’enzymes attachées à la membrane acrosomale interne du sperme. Cela se produit après le spermatozoïde rencontre l’ovule. Ce mécanisme de type serrure et clé est spécifique à l’espèce et empêche le sperme et l’ovule de différentes espèces de fusionner. Il existe certaines preuves que cette liaison est ce qui déclenche l’acrosome pour libérer les enzymes qui permettent au sperme de fusionner avec l’ovule.
ZP3, l’une des protéines qui composent la zona pellucida, se lie ensuite à une molécule partenaire sur le sperme., Les enzymes de la membrane acrosomale interne digèrent la zona pellucida. Une fois que le sperme pénètre dans la zone pellucida, une partie de la membrane cellulaire du sperme fusionne avec la membrane de l’ovule et le contenu de la tête se diffuse dans l’ovule.
Lors de la pénétration, l’ovocyte se serait activé. Il subit sa division méiotique secondaire, et les deux noyaux haploïdes (paternel et maternel) fusionnent pour former un zygote., Afin de prévenir la polyspermie et de minimiser la possibilité de produire un zygote triploïde, plusieurs modifications de la zona pellucida de l’ovule les rendent impénétrables peu de temps après l’entrée du premier spermatozoïde dans l’ovule.
Stockage artificiel
Les spermatozoïdes peuvent être stockés dans des diluants tels que le diluant à température variable Illini (IVT), qui ont été déclarés capables de préserver une fertilité élevée des spermatozoïdes pendant plus de sept jours. Le diluant IVT est composé de plusieurs sels, sucres et agents antibactériens et gazé avec du CO2.,
La cryoconservation du sperme peut être utilisée pour des durées de stockage beaucoup plus longues. Pour les spermatozoïdes humains, le stockage réussi le plus long signalé avec cette méthode est de 21 ans.
MMP et capacitation
Pendant la capacitation, les spermatozoïdes acquièrent la capacité de fertiliser l’ovocyte. In vitro, cela se produit lorsque les spermatozoïdes sont lavés et purifiés. De nos jours, 20% de la population a besoin d’une technologie de procréation assistée, c’est donc important pour le développement de notre société., 15% de l’infertilité est due au facteur masculin, donc plusieurs stratégies ont été créées afin de récupérer les spermatozoïdes fonctionnels. La mesure MMP (Million Motile Progressive cells per millilitre) est synonyme de capacitation, et est un paramètre très utile pour décider, avec un spermiogramme, du type de traitement nécessaire. Il est basé sur le pourcentage de récupération., Selon le pourcentage, nous déciderons de la qualité de la récupération des spermatozoïdes mobiles: 15 à 25 millions de spermatozoïdes/ml sont considérés comme optimaux, entre 5 et 15 millions sont considérés comme suffisants et moins de 5 millions sont considérés comme sous-optimaux ou insuffisants. En ce qui concerne les valeurs que nous avons obtenues, ainsi que les résultats du spermiogramme, différentes techniques seront affichées.
Par exemple, si plus de 1.,0×106 spermatozoïdes mobiles progressifs par millilitre sont trouvés, il sera recommandé d’avoir des rapports sexuels, et si cela échoue, la prochaine étape sera l’insémination intra-utérine et plus tard la fécondation in vitro conventionnelle.
Avec moins de 1,0×106 spermatozoïdes mobiles progressifs par millilitre, nous effectuerons une injection intracytoplasmique de spermatozoïdes. En cas d’azoospermie (pas de spermatozoïdes dans l’éjaculat), nous ferons une biopsie testiculaire afin de vérifier s’il y a des spermatozoïdes dans les testicules ou si aucun spermatozoïde n’est produit.,
History
- In 1677 microbiologist Antonie van Leeuwenhoek discovered spermatozoa.
- In 1841 the Swiss anatomist Albert von Kölliker wrote about spermatozoon in his work études sur l’importance des spermatozoïdes (Studies on the importance of spermatozoa).
See also
- Aneuploidy
- Non-disjunction
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Wikimedia Commons a des médias liés au sperme.,9dbb »>Microscopic organisms | Others |
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