Il s'agit de la rencontre des gamètes mâles et femelles, c'est-à-dire de l'ovule et du spermatozoïde.

Transcription

1 LA FECONDATION INTRODUCTION Il s'agit de la rencontre des gamètes mâles et femelles, c'est-à-dire de l'ovule et du spermatozoïde. Il y a 2 événements majeurs : La gamète femelle qui était bloqué en métaphase reprend la méiose. Il y a «fusion» des Pronucléi ce qui permet le retour à la diploïdie. La fécondation peut être externe ou interne en fonction des espèces : Si elle est externe, dans ce cas le spermatozoïde doit retrouver l'ovocyte, cela est rendu possible par des phénomènes de CHIMIOTAXIE, c'est-à-dire grâce à des médiateurs chimiques (petites protéines) qui permettent l'attirance des deux gamètes. Si elle est interne, dans ce cas il y a des facteurs qui favorisent la rencontre, en particulier le ph des sécrétions vaginales qui varie pendant le cycle (durant certaine période il favorise la rencontre, dans d'autre il a un rôle défavorisant). En effet l'activité du spermatozoïde pour être optimale à besoin d'un ph alcalins or le ph vaginales est acide. Juste avant l'ovulation, des phénomènes rendent le ph des voies génitales femelles alcalins afin de favoriser l'activité du spermatozoïde (notamment au niveau de leur motricité). De plus, il existe à la surface de la CORONA RADIATA des glycoprotéines qui vont capter les spermatozoïdes afin de les rapprocher des la zone pellucide. Pour qu'il y ait fécondation, il existe 2 phénomènes indispensables : Il faut qu'il y ait adhérence des gamètes, Puis il faut qu'il y ait un phénomène de fusion. Les spermatozoïdes vont devoir traverser un certain nombre de couches cellulaires : Ces couches cellulaires constituent ce qu'on appel le «cumulus oophorus» (corrona radiata et zone pellucide). La traversé des couches cellulaires par le spermatozoïde est rendu possible par la présence des enzymes qui recouvraient l'acrosome. Le spermatozoïde va pouvoir pénétrer dans l'espace péri-vitellin, puis il va y avoir fusion des membranes des deux gamètes ce qui va permettre la pénétration du spermatozoïde dans l'ovule.selon les espèces il y a des mécanismes différents, on va voir ces mécanismes chez l'oursin et chez les mammifères.

2 I. CHEZ LES OURSINS. Au dessus de la membrane plasmique de l ovule il y a une MEMBRANE VITELLINE et au dessus de cette membrane il y a une GANGUE qui va protéger l'ovule de l'agression du milieu (fécondation externe dans l'eau de mer). A. L activation spermatique. Lorsque le spermatozoïde va entrer en contact avec la gangue, il va y avoir la mise en place d'un phénomène appelé «l activation spermatique» : on observe une fusion de la membrane interne de la vésicule acrosomiale avec la membrane cytoplasmique du spermatozoïde. Cela provoque une libération des produit qui dérivent dans l'acrosome, essentiellement des Hydrolases, et ils vont commencer à dégrader la gangue qui entoure l'ovule. Ceci se fait grâce à des phénomènes d'exocytose extrêmement rapides et dues à la présence d'ion calcium dans l'eau.

3 B. Le processus acrosomiale (protrusion). Mise en place du «Phénomène De Protrusion» ou «processus acrosomiale» : Après le début de dégradation de la gangue, la vésicule acrosomiale va être poussée vers l'avant par la polymérisation de filament d'actine qui se trouve dans le complexe péri-acrosomiale, et ceci est dû à la présence d'ion calcium. En effet, le calcium va provoquer la polymérisation extrêmement rapide des filaments d'actine qui se trouvent dans ce complexe et le complexe va projeter le contenu de l'acrosome vers l'avant. C. Phénomène d Adhésion. A la surface de ce qui était la membrane de l'acrosome, une protéine, la BINDINE, permet l'accrochage de cette protubérance à la membrane vitelline. Ceci grâce a l'existence de récepteur a la bindine sur cette membrane. D. Fusion des membranes. Il y a fusion des membranes à ce stade : les deux membranes cytoplasmiques fusionnent. Cette fusion est due à l'action d'une phospholipase A spermatique qui va déstabiliser la membrane de l'ovule et permettre la fusion des deux membranes. Attention : Il y a donc ensuite possibilité pour le noyau du spermatozoïde d'entrer dans le cytoplasme.

4 E. Mise en place de la Monospermie. 1. La dépolarisation de la membrane plasmique de l ovocyte. Il y a fixation du spermatozoïde à ce stade-là, et le simple fait qu'il vienne se fixer va entraîner la dépolarisation très rapide de la membrane de l'ovocyte. En effet la membrane est polarisée et cette dépolarisation va bloquer toute tentative de pénétration d'un autre spermatozoïde (phénomène de dépolarisation semblable a celui qui se passe pour les neurones en ce qui concerne la transmission des signaux). Dépolarisation de la membrane Cette dépolarisation va libérer du calcium intracellulaire ce qui va déclencher l'exocytose de granules qui étaient sous la membrane plasmique de l'ovocyte, cela provoque le relargage de ces granules dans la zone corticale. Fixation spz dépolarisation MP libération calcium exocytose de granules. 2. La formation de l espace péri-vitellin. Les granules exocytés (grâce à la libération du calcium) sont riches en protéines de structure, en enzymes et en sucre mucopolysaccharides. Ces substances sont libérées dans la zone corticale, entre la membrane Vitelline et la membrane plasmique. Les mucopolysaccharides qui sont libérées vont avoir tendance à attirer l'eau et il se forme un gel qui comble ce nouvel espace. cela forme l'espace péri-vitelline Exocytose de granules : mucopolysaccharides attire l eau forme l espace PV

5 3. La formation de la membrane de fécondation. Les protéines de structure qui étaient contenues dans ces granules vont s'associer à la membrane Vitelline afin de la rendre imperméable à l'entrée de nouveau spermatozoïde. c'est la formation de la membrane de fécondation qui a pour but d'empêcher la polyspermie. Exocytose de granules : protéines de structure s associent à MV forme Membrane de fécondation. 4. Augmentation du volume de l espace péri-vitellin. À ce stade, dans le but d'augmenter cet espace péri-vitellin et afin d'empêcher l'entrée d'autre spermatozoïde, la membrane plasmique de l'ovule subi des endocytoses. il y a donc reformation des membranes, ce qui a pour conséquence de diminuer la surface membranaire et donc de diminuer le volume de l'ovocyte (qui est maintenant un œuf fécondé) ce qui entraîne une augmentation de l'espace péri-vitellin. Endocytose de la MP : reformation des membranes Surface diminue EPV augmente. Le rôle du calcium.

6 Le calcium à un rôle très important puisqu'il a un rôle d'activateur du métabolisme de l'ovule, il joue un rôle de catalyseur de très nombreuses enzymes du métabolisme ce qui produit une suractivation du métabolisme de l'ovule qui va devenir très actif. Pour récapituler, il : Permet l exocytose des enzymes de l acrosome après l activation spermatique, ce qui permet la dégradation des membranes. Permet la polymérisation des filaments d actines du complexe péri acrosomiale, ce qui projette l acrosome vers l avant. Cela constitue le phénomène de protrusion. Permet l exocytose des granules sous corticaux après la dépolarisation de la membrane de l ovule lorsque le spz s est fixé dessus. Cela permet la formation de l espace péri-vitellin (grâce au mucopolysaccharides) et la formation de la membrane de fécondation (grâce aux protéines de structures qui s associent à la MV). Permet la catalyse de nombreuses enzymes, ce qui va permettre une activation très importante du métabolisme de l ovule.

7 Après tout cela, les deux noyaux (pronucléi) vont «fusionner» (pendant l amphimixie), et c'est cette fusion qui va donner fin à la fécondation et cela va s'enchaîner avec les premières divisions de la segmentation. II. CHEZ LES MAMMIFERES. Rappel : Un pic de LH va libérer l'ovule dans l'antrum du follicule, et permettre le déblocage de la méiose. L'ovocyte I va terminer sa maturation, le premier globule polaire va être expulsé et l'ovocyte va se bloquer en métaphase II. Il ne sera débloqué que par la fécondation. A. Le chemin des spermatozoïdes. Les spermatozoïdes vont se déposer dans le fond du vagin, et ils vont devoir remonter jusqu'à l'endroit où l'ovocyte a été expulsé : pour cela ils doivent traverser le col de l'utérus où ils rencontrent de nombreuses difficultés du fait des nombreuses cryptes des parois de l'utérus. On estime que, contenu de toutes les barrières (cryptes du col de l'utérus, glaire cervicale, etc.), seuls 2 % des spermatozoïdes vont arriver à franchir toutes les barrières pour finalement arriver à l'utérus. Ainsi, 98 % des spermatozoïdes se perdent en route et vont être détruit par phagocytose. Une fois dans l'utérus, les spermatozoïdes passent par l'oviducte, et du fait des battements des parois de l'oviducte, qui ont entraîné la descente de l'ovule, ils sont à contre-courant. Attention : Ce passage n'est possible que pendant la période de la ponte ovulaire, en dehors de ce cycle des sécrétions trop importantes empêchent les spermatozoïdes de passer. Au niveau de l'oviducte il reste environ entre 500 et 1000 spermatozoïdes, et ils ont subi la phase de capacitation : Le revêtement des glycoprotéines autour de la tête du spermatozoïde a disparu ce qui met en évidence des récepteurs qui rendent possible la fécondation. La rencontre entre le spermatozoïde et l'ovule va s'effectuer dans l'ampoule de l'oviducte. Cette zone est un élargissement de la trompe près des ovaires.

8 B. Adhésion. Fond du vagin col de l utérus oviducte ampoule de l oviducte. À ce moment les spermatozoïdes doivent traverser les cellules de la couronne folliculaire qui entoure l'ovule. Ceci est rendu possible essentiellement grâce aux sécrétions de la paroi de l'ampoule qui vont permettre de défaire cette couronne cellulaire notamment en dissociant l'espèce de ciment qui est entre ces cellules, ce qui va permettre aux spermatozoïdes d'atteindre la zone pellucide. Sur la zone pellucide il y a plusieurs types de protéines, les glycoprotéines ZP1, ZP2, ZP3. Et il y a à la surface des spermatozoïdes des récepteurs (découvert par la capacitation) capables de reconnaître ces protéines. Il y a adhésion entre le récepteur et ZP3, et cela permet l'adhésion de la tête du spermatozoïde avec la zone pellucide.

9 Puis on assiste à l'agrégation des récepteurs : ils se rassemblent dans des régions particulières de contact, alors qu'ils étaient auparavant répartis à la surface de l'ovule. Cette adhésion va rendre possible l'ouverture de l'acrosome : des pores s'ouvrent, les enzymes de l'acrosome se libèrent et permettent une dégradation locale de la zone pellucide ce qui permet une fusion de la membrane de l'acrosome avec la membrane plasmique. Parmi les enzymes contenues dans cette structure, il y a la hyaluronidase qui a pour effet de dégrader l'acide hyaluronique qui est contenu dans la zone pellucide.

10 Le spermatozoïde va pouvoir pénétrer un peu plus en profondeur, et il va finir par atteindre la membrane de l'ovocyte. Lorsque le spz à atteint la membrane de l ovocyte : cela entraîne une réaction corticale de l'ovule pour empêcher la polyspermie : c'est une modification chimique de la zone pellucide qui a pour conséquence d'empêcher l'entrée de nouveaux spermatozoïdes. L'ovocyte à ce stade va être débloqué, la fusion des noyaux va entraîner la reprise de la méiose et la libération d'un second globule polaire. La cellule prend alors le nom d'ovotide et commence les premières divisions de segmentation. Une fois le second globule polaire émis, le noyau de l'ovotide prend le nom de pronucléus.

11 III. L AMPHIMIXIE. Le noyau de l ovocyte n'a plus de membrane nucléaire alors qu a l inverse, celui du spermatozoïde en a une et il entre dans l'ovule avec (seule la tête, contenant le noyau du spermatozoïde rentre, le flagelle le rentre pas). Le noyau du spermatozoïde va s'accroître de manière à atteindre le statut de pronucléus, par un phénomène de réhydratation. Puis son enveloppe nucléaire va disparaître, et sa chromatine va se décondenser. C est à ce moment que les protamines sont remplacées par des histones. Puis il y a reformation d'une nouvelle enveloppe (à partir du réticulum endoplasmique de l'ovule) autour des deux pronucléi, ce qui entraîne donc le retour à la diploïdie. La «fusion» des deux gamètes est appelée «amphimixie» : c est la formation d une membrane nucléaire autour du contenu génétique provenant des gamètes mâle et femelle. Chez la plupart des espèces, à ce stade, il n'y a immédiatement réplication de l'adn, mais chez certaines espèces la réplication commence avant même la formation de la nouvelle enveloppe nucléaire. Lorsque le noyau du spermatozoïde rentre dans l'ovotide, le centriole proximal rentre en même temps que lui. Ce dernier est à l'origine du spermaster.

12 On distingue deux cas : 1. Dans certaines espèces, le centriole femelles est éliminée dans le second globule polaire, et auquel cas le centriole mâle se duplique pour permettre l apparition de 2 asters. 2. Dans d'autres espèces le centriole femelle persiste, il y a donc 2 centrioles dans l'ovule sans que le centriole mâle ait le besoin de se répliquer. Après apparition de l enveloppe, les chromosomes vont se condenser, s'apparier et se placer sur la plaque équatoriale par le jeu de polymérisation/dépolymérisation des microtubules du fuseau mitotique émis par les 2 centrioles après leur transformation en amphiaster et après qu ils se soient placer des deux coté de la cellule. (Il est possible qu ils se placent sur la plaque équatoriale avant même la reformation de l enveloppe, c'està-dire avant même la fin de l amphimixie). À ce moment-là, une mitose classique commence : ce sont les premières divisions de segmentation qui démarrent. On parle alors de zygote. Ce dernier se divise en cellules identiques, ce qui donne l embryon. IV. LES CONSEQUENCES DE LA FECONDATION. Achèvement de la méiose. Réaction corticale de l'ovule avec formation d'une membrane de fécondation pour empêcher la polyspermie. Reprise des synthèses d'adn, d'arn, et de protéines après la fécondation. Retour à la diploïdie. Reprise des mitoses du zygote et début du développement embryonnaire.