Transit épididymaire des Spermatozoïdes et éjaculat I) Introduction A la sortie du testicule et dans la tête de l épididyme, les spermatozoïdes produits sont immobiles Acquisition progressive de leur mobilité et de leur pouvoir fécondant durant leur transit dans l épididyme où ils sont soumis à d importantes modifications o Morphologiques o Biochimiques o Fonctionnelles Ce phénomène est appelé la Maturation des spermatozoïdes Cette Maturation résulte d interactions entre les sécrétions épididymaires et les spermatozoïdes. La composition de l environnement épididymaire est variable en fonction des régions : tête, corps, queue Acquisition séquentielle des différentes fonctions des spermatozoïdes II) Environnement Épididymaire A) Modification de l Osmolarité du Fluide Épididymaire Absorption importante d eau par l épithélium épididymaire. Hyper-osmolarité du Fluide épididymaire Concentration des Spermatozoïdes L Osmolarité du fluide épididymaire augmente le long de l épididyme et est maintenue élevée dans la queue de l épididyme où sont stockés les spermatozoïdes Modifications ioniques du fluide épididymaire o Baisse de la concentration en Sodium, en Calcium et en Chlore o Augmentation de la concentration en Potassium et en Phosphate Après l éjaculation les spermatozoïdes se retrouvent dans le milieu isotonique du tractus génital féminin Les spermatozoïdes doivent donc acquérir la capacité de réguler leur volume pour s adapter à un environnement à osmolarité variable Acquisition par les spermatozoïdes lors de leur transit épididymaire de canaux ionique (protéine membranaire) dans leur mb plasmique pour réguler ces variations d osmolarité
B) Modification de la composition Protéique du Fluide épididymaire Les cellules épithéliales du tractus épididymaire ont des fonctions importantes de synthèse et de sécrétion protéique (centaines de protéines différentes) Condensation du noyau du spermatozoïde : pas de traduction (pas de synthèse protéique) Les Protéines acquises par les spermatozoïdes lors du transit épididymaire ont donc été synthétisées par ces cellules épithéliales épididymaires Cette synthèse est spécifique et différente de chaque région de l épididyme (tête, corps, queue) Conséquence de l Expression différentielle des gènes le long de l épididyme Synthèse de protéines différentes par les différentes régions structurelles et fonctionnelles de l épididyme (tête, corps, queue) Balance Sécrétion / absorption protéique spécifique de chaque portion de l épididyme Modification progressive de la composition protéique du fluide épididymaire constituant un environnement spécifique nécessaire à la maturation des spermato lors de leur transit. Sécrétion Protéique Absorption Protéique (en particulier ABP, transferrine) Diminution importante de la quantité de protéines testiculaires contenues dans le fluide épididymaire qui sont absorbée par les cellules épididymaires, aux dépends des protéines épididymaires qui sont sécrétées. Expression différentielle des gènes + Balance sécrétion / absorption = Modification de la composition protéique du fluide épididymaire C) Androgénodépendance La différenciation de l épididyme et son activité fonctionnelle vis-à-vis des spermatozoïdes sont sous la dépendance des androgènes La testostérone, présente dans le fluide testiculaire à une concentration très élevée (5-30 fois plus élevée que dans le sang périphérique), est véhiculée vers l épididyme grâce à l ABP
Dans les cellules de l épithélium épididymaire la testostérone est convertie en dihydrotestostérone (DITT) par une R α-réductase, qui agit pour le maintien de la différenciation et de l activité fonctionnelle épididymaire. III) Les Principales Modifications des spermatozoïdes lors de leur transit épididymaire A) Modification de structure Chromatinienne La différenciation des spermatozoïdes initiée dans le testicule va s achever dans l épididyme La Compaction du Noyau est renforcée par l augmentation des ponts disulfures entre les protamines Ponts disulfure : Lien covalent qui réunit les fonctions thiols d une protéine en condition oxydante (cystéine +++) Modification de la structure Chromatinienne B) Les Principales modifications de la mb plasmique 1) Structure de la mb plasmique du spermatozoïde Lors de leur transit épididymaire, les spermato subissent des modifications importantes de la structure et de la composition de leur mb plasmique Remodelage de la membrane plasmique Les phospholipides peuvent également former dans certaines conditions (déstabilisation de la membrane) un agrégat sphéroïdal avec l orientation des têtes polaires hydrophiles vers le milieu aqueux et les chaînes hydrophobes vers l intérieur : constitution micelles Bicouche lipidique du Spermatozoïde : Phospholipides : Cholestérol (+++) (Glycoprotéines intégrées dans la membrane plasmique)
2) Modifications Lipidiques Phospholipides : Mise en place d une asymétrie membranaire o Couche externe : prédominance de PC o Couche Interne : Prédominance de PS et PE Asymétrie maintenue par des protéines de transfert o Flippase (déplace de façon non spé. les phospholipides de l int. vers l ext.) o Floppase (Ext vers int) o Scramblase (déplace de façon non spé les phospholipides d une couche à une autre) Cette asymétrie membranaire des phospholipides est nécessaire au bon déroulement des phénomènes de capacitation et de réaction acrosomique des spermatozoïdes qui auront lieu ultérieurement dans le tractus génital féminin Augmentation du rapport Cholestérol / phospholipide membranaire Le cholestérol intra-membranaire A un effet stabilisant de membrane, limite sa fluidité Limite les mouvements des glycoprotéines situées dans la bicouche lipidique Limite la perméabilité aux ions 3) Modifications protéiques Modifications protéiques importantes sous l influence spécifique et séquentielle de l environnement épididymaire. Permet aux spermatozoïdes d acquérir la possibilité de : o Réaliser leur capacitation ultérieurement o Reconnaitre et de se fixer à la zone pellucide de l ovocyte o Fusionner avec la membrane plasmique de l ovocyte Acquisition de protéines de revêtement membranaire Intégration dans la membrane plasmique de nouvelles glycoprotéines Modifications par clivage de protéines membranaires acquises auparavant par les Sertoli dans le testicule Redistribution de certaines glycoprotéines dans la membrane plasmique Acquisition de protéines de revêtement membranaire (Adsorption = liaison réversible) Protéines inhibant la capacitation des spermatozoïdes par marquage des sites membranaires spécifiques Décapacitation factor (DF) Protéine permettant la survie de spermatozoïdes Gluthation Peroxydase (GPX)
Intégration dans la membrane plasmique de nouvelles glycoprotéines indispensables à la reconnaissance et à la fixation des spermatozoïdes à la zone pellucide de l ovocyte ovulé Clivage (protéolyse) de certaines protéines de la membrane plasmique des spermatozoïdes acquises au niveau testiculaire Permet la Production d une protéine fonctionnelle à partir d une forme initiale non fonctionnelle Fertiline B (phénomène de fusion lors de la fécondation) Redistribution de certaines glycoprotéines dans la membrane plasmique sous l action d enzymes présentes dans le fluide épididymaire telles que les glycosyltransférases Cette redistribution, à l origine de la formation de domaines protéiques membranaire est nécessaire à l acquisition du pouvoir fécondant des spermato C) Acquisition de la Mobilité des Spermatozoïdes Corps : Mouvements Transitoires Circulaires Queue : Mobilité Progressive Acquise Mobilité AMPc (Adénosine MonoPhosphate cyclique) intracellulaire dépendante acquise sous l influence de l environnement spé et séquentiel épididymaire Rôle de la Carnitine o Molécule produite par les cellules épithéliales de l épididyme avec une sécrétion plus importante par les cellules caudales o Transformée en AcétylCarnitine dans les spermato, elle serait un substrat énergétique nécessaire à l acquisition et au maintien de la mobilité des spermato D) Transport et stockage des spermato Le flux des spermato entrant dans le canal épididymaire est constant Le cheminement des spermatozoïdes n est pas dû à leur propre mobilité mais à un péristaltisme continue du canal épididymaire et à la pression hydrostatique du canal épididymaire Stockage des spermato dans la queue de l épididyme Durée de transit épididymaire des spermato variable : 2-15 jours Cette durée, constante dans la tête et le corps de l épididyme, est variable dans la queue de l épididyme (fonction de l activité sexuelle)
IV) Éjaculat L éjaculat a deux composantes principales : o Les spermato o Le Liquide séminal Les spermato sont transportés passivement par le liquide séminal dont la progression est régulée par les contractions du tractus génital lors de l éjaculation. Pour éviter les reflux : Sphincter cervico-urétral (col de la vessie) Sphincter cervico-prostatique (reflux en amonts) Diabète, Paraplégiques Le volume de l éjaculat est fonction de la composante liquidienne du sperme : le liquide séminal, sécrété en différentes proportions par les glandes annexes du tractus génital masculin. Les principales fonctions du Liquide se minal Apport des substrats énergétiques nécessaires à la survie des spermato Fructose secrété par les vésicules séminales Transport des Spermato Inhibition de la capacitation des spermatozoïdes Spermine secrété par la prostate Apport de Substances modifiant la viscosité de l éjaculat Séménogéline secrétée par les vésicules séminales (augmente viscosité : coagulum) Prostate Specific Antigen (PSA) secrété par la Prostate (liquéfaction = sortie sperma) Apport molécules anti-oxydantes permettant de préserver la survie des spermatozoïdes face au stress oxydant Zinc secrété en quantité importante par la prostate
Crite res de normalite de l e jaculat selon l OMS (2010) Volume > 1,5 ml (inf : hypospermie) ph > 7,2 Concentration > 15.10 6 spermato / ml (inf. : oligozoospermie / si = 0 : azoospermie) < 1.10 6 leucocytes / ml (sup : leucocytospermie) Vitalité > 58% des spermatozoïdes (au moins 58% vivants) (si inf : nécrozoospermie) Mobilité des spermatozoïdes : o Mobiles Progressifs (MP) o Mobiles non Progressif (MNP) o Immobiles (I) > 40% Mobiles (MP + MNP) (si inf : asténozoospermie) > 32% MP Conclusion Sous l influence de l environnement épididymaire qu ils traversent, les spermatozoïdes acquièrent des modifications spécifiques permettant leur maturation Ces modifications sont associées à l acquisition du pouvoir fécondant et de la mobilité des spermatozoïdes Les fonctions fécondantes des spermato sont réprimées lors de leur stockage dans la queue de l épididyme et dans l éjaculat par des facteurs décapacitants (protéines épididymaires, différents composants du liquide séminal, )