PRODUCTION ET TRANSPORT DES SPERMATOZOIDES

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1 ECOLE NATIONALE VETERINAIRE T O U L O U S E PRODUCTION ET TRANSPORT DES SPERMATOZOIDES V. Gayrard Physiologie Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse 23, chemin des Capelles Toulouse

2 PRODUCTION ET TRANSPORT DES SPERMATOZOIDES I. Aspects cinétiques de la spermatogenèse Cinétique de la spermatogenèse Efficacité de la spermatogenèse II. Régulation de la spermatogenèse Régulation intra-gonadique des fonctions testiculaires Régulation endocrine de la spermatogenèse III. Transport des spermatozoïdes Transport épididymaire Transport dans les voies génitales maternelles

3 Appareil reproducteur mâle

4 Testicules Cordon spermatique Vaisseaux sanguins et nerfs Tête de l épididyme Tubes séminifères Canaux efférents Canal déférent Rete Testis Tubes droits Corps de l épididyme Queue de l épididyme Lobule Septum Tunique albuginée Tunique vaginale Cavité de la tunique albuginée

5 Les testicules Localisation testicules: âge, espèce, température Poids testicules: âge, saison (espèces à reproduction saisonnière) Cryptorchidie bilatérale: stérilité, sécrétion androgènes maintenue Deux compartiments: Un compartiment intratubulaire composé de l épithélium séminifère des tubes séminifères Un compartiment péritubulaire constitué d éléments neurovasculaires, de tissu connectif et des celules de Leydig

6 Moment de la migration gonadique Taureau Bélier Verrat 24 eme semaine de la gestation 12 eme semaine de la gestation 10 eme semaine de la gestation Etalon Aux environs de la naissance ; Le testicule reste parfois jusqu'à l âge d 1 an coincé dans le bas du trajet inguinal Chien Chat Entre la 6 è et la 10 è semaine après la naissance Aux environs de la 3 eme semaine après la naissance

7 Le scrotum: thermorégulation Muscle interne oblique Muscle externe oblique Ligament suspenseur du pénis Extrémité du canal inguinal Cordon spermatique Pénis (coupe) Septum médian du scrotum Muscle crémaster Fascia externe spermatique Fascia superficiel contenant le muscle dartos Peau Canal déférent Fibres du système nerveux autonome Plexus paminiforme des veines testiculaires Artère testiculaire Epididyme Tunique vaginale Tunique albuginée Fascia interne spermatique

8 Les testicules: effet saison

9 Spermatogenèse Spermiogenèse Méiose Compartiment adluminal Compartiment basal Spermatogenèse: épithélium séminifère Spermatogonie Mitose Croissance Entrée en méiose I Fin de la méiose I Méiose II Lame basale Cellule fille type A Cellule fille type B Déplacement Spermatogonie Spermatocyte primaire Spermatocyte secondaire Spermatide Cytoplasme de cellules de Sertoli Jonction serrées entre des cellules de Sertoli Cellules de Sertoli Spermatide Spermatozoïde Pont cytoplasmique Lumière des tubes séminifères

10 Spermatogenèse Processus de mitose et méiose Mitoses: spermatogonies filles destinées à la méiose et maintien spermatogonies souches au niveau du compartiment basal Migration des spermatogonies vers le compartiment adluminal lors de l entrée en méiose (spermatocytes I) Première division de la méiose (spermatocyte II) Spermatides haploïdes : produits de la méiose Spermatozoïdes=produits de la spermiogenèse

11 CINETIQUE SPERMATOGENESE Renouvellement cellules souche (spermatogonies Ao): différence avec la lignée germinale femelle Durée spermatogenèse constante pour une espèce donnée Entrée synchrone en spermatogenèse d une cohorte de spermatogonies adjacentes en un point particulier d un TS Délai entre les entrées successives en spermatogenèse constant et caractéristique de l espèce

12 Spermatogenèse Espèces Durée (jours) Cycle de l épithélium séminifère Spermatogenèse Verrat Macaque Bélier Lapin Taureau Chien Homme Rat 12 48

13 CINETIQUE SPERMATOGENESE Succession chronologique des stades d une génération de cellule germinale =cycle spermatogénique ou cycle de l épithélium séminifère. Section transversale d un TS : présence de 4 ou 5 générations de cellules germinales disposées en couches superposées. Les différentes générations de cellules germinales constituent des associations cellulaires de composition constante. Chaque type d association permet de définir un stade (1-14 stades selon les espèces)

14 Stades de la spermatogenèse from Perey et al., 1961, Amer J Anat 108:47)

15 Dans chaque TS, les types d associations cellulaires sont les mêmes le long des axes radiaires et chaque tube présente un type d association différent de son voisin

16 Onde spermatogénétique Production continue de spermatozoïdes

17 Efficacité de la spermatogenèse Espèce Verrat Taureau Bélier Etalon Chat Chien Lapin Age (mois) Vol éjaculat (ml) Conc sperm (10 8 /ml)

18 Efficacité de la spermatogenèse Espèce Age puberté Poids du corps (kg) Poids des 2 testicules (g) Prod/j (10 9 ) Prod/j/g testicule (10 6 ) Nombre de sperm/éjaculat (10 6 ) Homme ans Taureau 9-12 mois Etalon mois Bélier j Verrat 5-8 mois Rhésus 3 ans Rat 40-50j Hamster 6-8 sem Lapin 6-7 mois

19 Régulation de la spermatogenèse Régulations intragonadiques des fonctions testiculaires: intéractions cellules de Leydig-cellules germinalescellules de Sertoli Contrôle endocrinien de la spermatogenèse: axe hypothalamohypophyso-testiculaire

20 Cellules de Sertoli-cellules germinales Cellules épithéliales de l épithélium séminifère Forment des jonctions perméables avec les cellules de la lignée germinale Source de nutriments (transferrine, fer, lactate) Rôle dans le déplacement des cellules en division vers la lumière Jonctions serrées entre cellules de Sertoli : barrière sang-testicule

21 Cellules de Sertoli Sécrétion du fluide testiculaire: transport des spermatozoïdes Phagocytose corps résiduels Rôle endocrine: AMH, inhibine Expression de l aromatase (conversion testostérone en oestradiol) Production d ABP (Androgen Binding Protein): maintien de concentrations intratesticulaires élevées en testostérone

22 Rôle de la testostérone intratesticulaire Testostérone produite par les cellules de Leydig. Quantités importantes de testostérone dans le compartiment adluminal : liaison à l Androgen- Binding Protein. Concentrations en testostérone dans les tubes séminifères 100 fois plus élevées que les concentrations circulantes nécessaires au déroulement de la spermatogenèse.

23 Contrôle endocrinien de la spermatogenèse Testostérone: initiation et maintien spermatogenèse FSH: Initiation spermatogenèse puberté Testostérone et FSH Effet via cellules de Sertoli Suppression T Apoptose cellules germinales Testostérone: facteurs survie cellulaire

24 Contrôle endocrinien de la spermatogenèse FSH LH + + Cellule de Sertoli Cellule de Leydig + + Liaison spécifique ABP Testostérone (T) Concentrations testiculaires T Spermatogenèse ABP: Androgen-Binding Protein

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26 Transport des spermatozoïdes: transport épidydymaire

27 Transport épididymaire spermatozoïdes (jours) Espèce Tête Corps Queue Durée totale Homme Etalon Bélier Taureau Porc

28 Transport spermatozoïdes Epididyme: Transport, survie (queue) et maturation spermatozoïdes Maturation épididymaire: Acquisition de la mobilité fléchante Acquisition de l aptitude à se fixer à la ZP Acquisition de l aptitude à féconder et assurer un développement normal

29 Transport des spermatozoïdes dans les voies génitales femelles Rencontre des gamètes: ampoule Transport gamète femelle: ovocyte II ovulé Gamète mâle: lieu de dépôt, motilité, contractions utérines, obstacles

30 Site éjaculation et stratégies Site d éjaculation Vagin Vagin Caractéristiques sperme Légère coagulation Concentration élevée Espèce Homme, lapin, Taureau, bélier Utérus Cervix, utérus Volume important, distension cervix Volume important, rétention pénis Etalon Chien, verrat

31 Lieu de dépôt du sperme Espèce Nb de spermatozoïdes par éjaculat Site du dépôt Nb de spermatozoïdes dans l'ampoule Souris utérus <100 Rat utérus 500 Cobaye vagin+utérus Lapin vagin Furet - utérus Chien vagin Chat - vagin Taureau vagin <100 Etalon utérus Bélier vagin Verrat utérus Homme vagin 200

32 RAPPROCHEMENT ET TRANSPORT DES GAMETES Col de l utérus

33 TRANSPORT DES GAMETES MALES Phase transit rapide (qq min) suivie transit lent (plusieurs h) Motilité propre Obstacles: col de l utérus, jonction utérotubaire Pertes: phagocytose, reflux Viscosité du mucus cervical Contractions myomètre

34 Durée transport spermatozoïdes Vache Brebis Lapine Truie Ratte 8 h 6 h 4-6 h 5 h 1 h

35 Transport des spermatozoïdes 80 descendantes ascendantes OV Heures Taux de conception (%)

36 Capacitation Spermatozoïde éjaculé dans le plasma séminal (sécrétions glandes annexes): pas de capacité à féconder Nécessité séjour dans voies génitales femelles Capacitation=changements pour acquérir capacité à féconder Durée: 6-8 h Survie dans voies génitales femelles: 6-12 h (rat) à 135j (chauve-souris)

37 Rôle des sécrétions utérines Capacitation (durée variable) Volume maximal au moment oestrus Enzymes protéolytiques: élimination composés surface Esterases, osidases: fourniture composés faible p.m.

38 Rôle des trompes utérines Jonction utéro-tubaire: limite nombre de spermatozoïdes entrant dans les trompes utérines Immobilisation spermatozoïdes dans isthme (mucus visqueux): stockage et survie spermatozoïdes Activation spermatozoïdes dans ampoule

39 Conclusion Spermatogenèse: processus complexe, continu Efficacité de la spermatogenèse Transport des spermatozoïdes Rôle des sécrétions utérines