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Reproduction
Spermatozoïdes : mouvements

Sommaire
définition

Les spermatozoïdes sont des cellules sexuelles (ou gamètes) mâles produites, chez les mammifères, par les testicules.

Départ du flagelle
Départ du flagelle
(Figure : vetopsy.fr)

Vous pouvez étudier :

bien

La structure flagellée du spermatozoïde lui permet de se déplacer.

Les mouvements des spermatozoïdes dépendent :

  • de la structure de leur flagelle,
  • de leur position dans le système génital mâle, puis femelle.

Structure du flagelle

Le flagelle prend naissance d'un corpuscule basal - granule basal ou kinétososme - qui n'est autre qu'un des deux centrioles (le centriole distal) formé de 9 triplets de microtubules (structure et fonctions des microtubules). Pour mémoire, le centriole proximal servira à fournir tous les organites tubulaires du futur zygote.
Structure de l'axonème du flagelle
Structure de l'axonème du flagelle
(Photo : Smartse)

Ces triplets correspondent à 3 microtubules dont 2 proviennent de l'axonème. Le troisième tubule est appelé tubule C.

La tige, ou axonème, est limitée par une membrane plasmique et contient une matrice dans laquelle se trouvent des microtubules longitudinaux, rectilignes et parallèles les uns aux autres.

  • un double microtubule central, de faible longueur, qui se termine dans la partie proximale de l'axonème, entouré d'une gaine centrale
  • neuf paires de tubules périphériques (tubule A et B).

Le tubule A (en général plus petit) porte deux bras formés de dynéine (qui peuvent s'attacher transitoirement au tubule B du doublet voisin) et possède un rayon, fibres à disposition radiaire se terminant par un renflement.

Les tubules sont formés de protofibrilles de tubuline (A et B). Les 9 doublets sont reliés entre eux par des ponts de nexine.

bien

Les mouvements du flagelle sont dus aux glissements des microtubules périphériques (et non à leurs raccourcissements) les uns par rapport aux autres, grâce à la dynéine.

La dynéine est une énorme protéine formée de plusieurs têtes (bras de la dynéine). Elle fait partie des protéines motrices (classe de moteurs moléculaires).

  • L'ATP déclenche la modification de la conformation des têtes, analogue à celle des têtes de myosine, qui fonctionnent comme des génératrices, et qui se déplacent (grâce à leur pédoncule, comme lors des mouvements des jambes lors d'une marche - voir l'animation ci-contre d'une molécule de kinésine -) de la base vers le sommet du microtubule (détachement du tubule B, puis attachement plus haut).
Dynéine et son fonctionnement
Dynéine et son fonctionnement
(Figure vetopsy.fr d'après Delidot &
genomics.energy.gov)

L'ATP se fixe au moteur et l'hydrolyse et la libération des produits (ADP et P) fait avancer le moteur de quelques nanomètres (ATP et moteur cellulaire).

  • Ces déplacements entraînent les doublets voisins. Le mouvement de flexion de la tige (ou axonème) est également provoqué par les liaisons de nexine.

Si on détruit les ponts de nexine, l'axonème s'allonge (de neuf fois sa longueur) au lieu de se courber.

Les mouvements des flagelles sont ondulatoires et génèrent des ondes pseudo-hélicoïdales : le spermatozoïde se déplace comme s'il possédait une hélice.

L'onde se déplace le long du flagelle de la tête à la queue.

Les cils, qui possèdent une structure identique, ont des mouvements complexes en 3D, dits " en crochet ", ce qui permet de balayer les liquides ou les particules dans une seule direction, comme dans de nombreux organes du corps, et, en particulier, dans les voies spermatiques.

Marche de la kinésine
Marche de la kinésine
(Animation : Jzp706)

Mouvements dans le système génital

Mouvements dans le système génital mâle

bien

L'épididyme est un canal qui permet la maturation des spermatozoïdes et leur stockage.

Une fois dans l'épididyme, le spermatozoïde acquiert sa mobilité.

  • Dans la tête, la motilité est quasi nulle (le mouvement est vibratile).
  • Dans le corps, elle progresse au fur à mesure.
  • Dans la queue de l'épididyme où le spermatozoïde acquiert la mobilité dite fléchante (mouvement linéaire).
Mouvements d'un flagelle et d'un cil
Mouvements d'un flagelle et d'un cil
(Figure : vetopsy.fr d'après Kohidai L.)

D'une part, le pH et le Ca++ intracellulaire diminuent lors du parcours, la concentration en AMP cyclique augmente et les fibres denses de la pièce intermédiaire se rigidifient. D'autre part, la modification de la composition du liquide épididymaire (volume fortement diminué, pression osmotique forte au niveau de la tête) participe à la mobilité qui se modifie au cours du trajet des spermatozoïdes. En outre, la température de l'épididyme (-7° par rapport au corps chez le rat) conduit également à une diminution de cette mobilité.

bien

A la fin de l'épididyme, des spermatozoïdes peuvent se grouper, tous dans le même sens, en faisceau d'une dizaine pour augmenter leur vitesse.

Leur vitesse est multipliée par trois environ (140 µm/s), ce qui leur permet d'atteindre l'ovule plus rapidement.

Mouvements dans le système génital femelle

attention

Les mouvements des spermatozoïdes augmentent dans la cavité utérine où ils subissent la capacitation (cf. fécondation)

Ce mouvement hyperactivé consiste en une augmentation de le fréquence et de l'amplitude des battements flagellaires : le mouvement devient très rapide et de large amplitude (trajectoire typique en forme de créneau).

Cette hyperactivité est due à la perte de cholestérol, l'augmentation de l'entrée des ions Ca++, la phosphorylation des protéines flagellaires.

Différents mouvements des spermatozoïdes
Différents mouvements des spermatozoïdes
(Figure : vetopsy.fr)

Les mouvements des spermatozoïdes deviennent " frénétiques " et leur permettent :