Matière : UE2 Embryologie Professeur : Pr J. Selva Titre du Cours : Fécondation normale et altérée, procréation assistée Pages :10 Rédacteur : Les jumeaux Antoine et Raphalël A. Table des matières I -La fécondation normale 2 1 -Le trajet des spermatozoïdes 2 -La glaire cervicale 3 -La capacitation 4 -L'interaction des gamètes 5 -La fixation à la zone pellucide 6 -La traversée de la zone pellucide 7 -La réaction acrosomique 8 -La fusion des gamètes 9 -L'activation de l'oeuf II -Les fécondations pathologiques 8 1 -Les triploïdies 2 -Les autres anomalies de fécondations III -L'aide médicale à la procréation 9 1 -Les chiffres 2 -Les causes d'infertilités 3 -Quelques définitions 4 -Les différentes techniques 5 -L'aspect éthique et réglementaire Remarques : Cours avec un haut niveau de technicité, ne vous en faites pas si vous ne comprenez pas tout du premier coup. De nombreux liens avec d'autres matières comme la bio cellulaire. Cours assez intéressant et utile quelque soit votre future profession. Attention!! Cours capital pour toute la partie embryologie, important à bien comprendre, et Mme Selva est très portée sur les questions sur l'amp! Cours complet au dictaphone de l'année passée.
Fécondation normale, altérée et assistée. Les données de ce cours proviennent surtout de l'étude de la fécondation in vitro. I - La fécondation normale 1 - Le trajet des spermatozoïdes Ce trajet est capital pour la fécondation et est la cause de nombreuses infertilités Le trajet des spermatozoïdes explique de nombreuses infertilités : une obstruction sur le trajet avec par exemple des obstructions tubaires (auparavant on observait plus d'obstructions tubaires dues a des infections). Les pathologies spermatiques provoquent des infertilités souvent liées au trajet : s'ils ne sont pas assez mobile ou résistants pour parcourir le trajet, la fécondation ne peut avoir lieu. On observe de nos jours beaucoup moins d'obstructions qu'avant mais les infertilités masculines ont beaucoup augmenté. Pendant le trajet a aussi lieu le conditionnement des gamètes : c'est la capacitation des spermatozoïdes. Cette capacitation permet la fécondation. En effet pendant son trajet dans l'épididyme, le spermatozoïde est doté de facteurs décapacitants qui vont l'empêcher de réaliser sa réaction acrosomique trop tôt. Lors de son trajet dans l'utérus ces facteurs seront enlevés et le spermatozoïde sera alors recapacité. Le trajet : Après un rapport sexuel, 200 à 300 millions de spermatozoïdes sont déposés dans le vagin. La fécondation a ensuite lieu dans l'ampoule tubaire, où on ne retrouvera que quelques centaines de spermatozoïdes. Les spermatozoïdes remontent la quasi totalité des voies génitales d'où l'importance de leur mobilité et du milieu dans lequel ils circulent. Ils sont d'abord dans le vagin, où le ph est très acide milieu très néfaste pour les spermatozoïdes. Une minute plus tard, il y a déjà des spermatozoïdes dans la glaire cervicale : les spermatozoïdes avancent a contre courant par un mécanisme de chimiotactisme qui facilite leur périple. Ils peuvent survivre 2 jours dans la glaire cervicale. Un rapport réalisé 2 jours avant l'ovulation peut donc être fécondant. Les spermatozoïdes vont ensuite remonter dans le conduit utéro-tubaire, grâce aux contractions de la musculeuse de l'utérus. Il semble qu'il y ait aussi un des mécanismes attractifs du liquide tubaire (chimiotactisme). support sans autorisation est strictement interdite. Page : 2 / 10
2 - La glaire cervicale La glaire cervicale est sécrétée par les glandes de la muqueuse du col de l'utérus. Muqueuse : paroi formée par l'épithélium et le tissu conjonctif qui communique avec l'extérieur. Les caractéristiques de cette glaire varient en fonction de la période du cycle car elle est sensible a l'imprégnation hormonale. La sécrétion de la glaire est de 50 à 700 mg/jour, avec une sécrétion maximale au moment de l'ovulation. La glaire devient alors filante, les mailles sont alors beaucoup plus larges permettant le passage des spermatozoïdes au moment de l'ovulation. Les spermatozoïdes ne peuvent donc traverser la glaire qu'en période péri ovulatoire. On peut prélever la glaire pour tester sa filance. Les spermatozoïdes ont, pour traverser la glaire, un mouvement progressif ou fléchant, et ils utilisent les cryptes cervicales au niveau du col pour se reposer. La glaire va alors jouer un rôle de filtre, les spermatozoïdes peu mobiles ou portant des anomalies vont rester dans le vagin avec tout le produit des glandes annexes. Elle est aussi un filtre pour les infections, car l'utérus est en contact avec l'extérieur et une infection arrivant à l'utérus pourrait entrainer une infection du péritonite, appelé péritonite (très dangereux pour l'organisme). Elle constitue donc un système de défense contre les agresseurs extérieurs. Seulement 1 à 2% des spermatozoïdes passent le filtre de la glaire donc il reste donc entre 1 à 3 millions de spermatozoïdes après la glaire. In vitro on peut faire des test avec des gradients de billes (on fait passer les spermatozoïdes à travers le gradient) ou pénétration de glaire témoin. On peut aussi regarder la présence de spermatozoïdes dans la glaire après un rapport. support sans autorisation est strictement interdite. Page : 3 / 10
3 - La capacitation La capacitation est un mécanisme de sensibilisation du spermatozoïde : il va avoir un mouvement hyperactif spécifique il va acquérir les capacités qui lui permettront de faire sa réaction acrosomique. Dans l'épididyme et les voies génitales masculines, des glycoprotéines sont absorbées par la membrane du spermatozoïde, stabilisant cette membrane et bloquant les récepteurs de surface : c'est la décapacitation. Elle permet la préservation du spermatozoïde et d'empêcher qu'il ne fasse sa réaction acrosomique trop tôt. Lors de la traversée de la glaire, les glycoprotéines sont ensuite enlevées, la membrane du spermatozoïde s'assouplit et on observe : une sortie du cholestérol une hyperpolarisation membranaire une redistribution du contenu ionique et métabolique du cytoplasme. Le spermatozoïde devient alors sensible aux enveloppes ovocytaires. C'est la capacitation. On peut reproduire in vitro cette capacitation avec de l'héparine et de l'albumine. Mais le seul vrai test qui permet de dire si le spermatozoïde est capacité ou non est la fécondance. Retenir qu'il y a une décapacitation dans les voies génitales masculines puis une capacitation du spermatozoïde lors de la traversée de la glaire cervicale. 4 - L'interaction des gamètes L'interaction des gamètes commence par la traversée des spermatozoïdes des cellules formant le cumulus oophorus. Ils vont tout d'abord se heurter au cumulus et vont essayer de s'insinuer entre les cellules. Certains spermatozoïdes vont réaliser leur réaction acrosomique dès cette étape, ce sont les «sacrifiés». Ces réactions acrosomiques vont permettre un écartement des cellules du cumulus oophorus et le passage de quelques spermatozoïdes. Une fois qu'une centaine de spermatozoïdes se trouvent dans le cumulus les cellules du cumulus se rétractent et les espaces intercellulaires rétrécissent, enfermant les spermatozoïdes. En fécondation in vitro on surveille le nombre de spermatozoïdes qui s'accrochent à la zone pellucide. 5 - La fixation à la zone pellucide La réaction acrosomique est déclenchée par la protéine ZP3. (nous y reviendrons en détails dans une partie support sans autorisation est strictement interdite. Page : 4 / 10
suivante) La zone pellucide possède différentes glycoprotéines membranaires : ZP1 ZP2 ZP3, et ces protéines sont capables de se lier avec des protéines membranaires du spermatozoïde, ZP2 et ZP3 sont associées et reliées entre elles par ZP1. La première étape de la reconnaissance est le lien entre ZP3 et la galactosyl transférase, qui est une protéine de la membrane externe de l'acrosome (membrane péri acrosomique), il faut donc que le spermatozoïde n'ai pas fait sa réaction acrosomique. C'est la fixation primaire, étape pendant laquelle le spermatozoïde réalise sa réaction acrosomique. La fixation primaire n'a pas lieu si le spermatozoïde a réalisé sa réaction acrosomique. Ensuite a lieu la fixation secondaire qui est un lien entre un récepteur de la membrane interne de l'acrosome et ZP2. Grâce à la libération de l'acrosine (enzyme de l'acrosome), la zone pellucide est digérée et le cumulus est dissocié. La zone pellucide est alors assouplie et peut être traversée. La reconnaissance d'espèce se fait à cette étape. La traversée de la zone pellucide est homospécifique. (ici on veut dire qu'un spermatozoïde de cheval dans les trompes d'une femme sera reconnu uniquement à cette étape en tant que tel et sera alors rejeté). 6 - La traversée de la zone pellucide La traversée de la zone pellucide est dueàa l'action enzymatique de l'acrosine (protéase) qui va hydrolyser la protéine ZP1 diminuant ainsi la résistance de la zone pellucide. Un effet mécanique entre aussi en jeu : en effet, le spermatozoïde a un mouvement hyperactif, mouvement rapide et circulaire qui lui permet de traverser la zone pellucide. 7 - La réaction acrosomique On rappelle que l'acrosome est un casque issu de l'appareil de Golgi recouvrant les 2/3 antérieurs de la tête du spermatozoide. On observe en microscopie électronique la membrane externe et interne de l'acrosome mais on ne peut pas dire si le spermatozoïde a fait sa réaction acrosomique sur un spermocytogramme classique. La réaction acrosomique se déroule en plusieurs étapes : un gonflement diffus au départ de la matrice acrosomique puis une fusion ponctuelle de la membrane acrosomique externe et de la membrane plasmique de l'ovocyte Des vésicules vont alors être libérés avec de l'acrosine. support sans autorisation est strictement interdite. Page : 5 / 10
In vitro on évalue la capacité des spermatozoïdes a déclencher leurs réaction acrosomique. On les met en contact avec des produits qui déclenchent leur réaction acrosomique pour évaluer la quantité de réaction acrosomique. En effet une quantité trop grande ou trop petite de réactions acrosomiques peut être nocif a la fécondation. 8 - La fusion des gamètes C'est au niveau de la zone équatoriale derrière l'acrosome (segment équatorial post-acrosomique) que va débuter la fusion entre les membranes. Cette fusion est permise par les intégrines de l'ovocytes, récepteurs de surface membranaire, ils vont permettre aux cellules de se lier aux matrices extra cellulaires. Chez les spermatozoïdes il existe des ligands spécifiques aux intégrines comme la fibronectine, présente sur la zone équatoriale du spermatozoïde et la fertiline qui est une protéine transmembranaire et qui agit sur les interférines (protéines ovocytaires). La totalité du spermatozoïde rentre dans l'oeuf. 9 - L'activation de l'oeuf Cette activation possède de nombreuses caractéristiques : La remise en marche du cycle cellulaire de l'ovocyte : la reprise de la méiose, les chromosomes auparavant bloqués en métaphase 2 finissent leur méiose. Le deuxieme globule polaire est expulsé dans la zone péri ovocytaire. Les membranes ovocytaires et spermatiques fusionnent via des villosité à leur surface support sans autorisation est strictement interdite. Page : 6 / 10
Le spermatozoïde apporte le facteur d'activation ovocytaire, on pense que cette protéine se trouve à proximité de l'acrosome (c'est pourquoi les globozoospermes n'arrivent pas a une fécondation correcte). Cet apport est en contradiction avec les anciennes théories qui considéraient que les 3 premiers jours de la fécondation le rôle important était exclusivement ovocytaire. Cette activation ovocytaire se traduit par un signal spermatique et une activation du métabolisme, on pourra observer des flux calciques intra cellulaires et augmentation du ph intra cellulaire, et une redistribution des organites (mais les apports du spermatozoïde sont pauvres). La régulation de la monospermie : une exocytose des granules corticaux de l'ovocyte, les enzymes contenues dans ces granules vont modifier la zone pellucide et empêcher la polyspermie (en renforçant la zone pellucide et empêchant l'entrée de nouveau spermatozoïde). Ce mécanisme marche bien in vivo mais in vitro cela dépend du nombre de spermatozoïdes que l'on met en contact avec l'ovocyte. C'est la réaction corticale Le stade suivant est l'apparition des pronoyaux liées aux oscillations calciques déclenchées par le spermatozoïdes. Le spermatozoïde décondense sa tête pour former un pronoyau, les protamines qui avaient remplacées les histones lors de la spermatogenèse sont a nouveau remplacées par des histones d'origine maternelle. La fibre chromatinienne paternelle est alors décondensée, enfin l'adn paternel est répliqué puis recondensé. Dans le même temps, l'ovocyte condense sa chromatine et continue sa méiose. Il existe donc des gradients de condensation et de décondensation de la chromatine dans le cytoplasme. Les pronoyaux paternels et maternels sont donc différenciables. Les membranes des pronoyaux fusionnent ensuite, c'est l'amphimixie. Il s'ensuit la première division mitotique. Le fuseau est formé par le centriole distal du spermatozoïde qui donne l'axe de ce fuseau formant le support sans autorisation est strictement interdite. Page : 7 / 10
centrosome (voir en biocell ne vous en faites pas si vous comprenez pas tout ça) Il est responsable du contrôle des premières divisions. II - Les fécondations pathologiques 1 - Les triploïdies Les fécondations altérées les plus fréquentes sont les triploïdies Il existe deux causes possibles de triploïdies : La fécondation par deux spermatozoïdes, c'est la polyspermie, très rare en fécondation naturelle, plus fréquente en fécondation in vitro (jusqu'à 5%) Une anomalie de la méiose de l'ovocyte avec non extrusion ou réintrusion du deuxième globule polaire, anomalie souvent observée en ISCI ce sont les dyginies. Les triploïdies sont très rarement viables, elles font souvent des fausses couches spontanées. 2 - Les autres anomalies de fécondations Il peut aussi y avoir fécondation de l'ovocyte et du globule polaire par deux spermatozoïdes différents, puis rassemblement de ces deux oeufs pour former une chimère. Une chimère est à distinguer d'une mosaïque : Dans une mosaïque l'individu provient d'un seul zygote et possède des lignées cellulaires qui auront des anomalies de caryotypes. La chimère provient de l'association de deux zygotes différents. Un échec de fécondation peut aussi être du a des absences de fixations à la zone pellucides, des anomalies de la maturation de l'ovocyte, si le cytoplasme n'est pas assez mature les mécanismes de condensation et de décondensation peuvent mal se dérouler. support sans autorisation est strictement interdite. Page : 8 / 10
III - L'aide médicale à la procréation 1 - Les chiffres On sait que 10 à 15 % des couples ont des difficultés a concevoir et que le facteur en cause de cette difficulté varie : Facteur masculin dominant 20% Facteur féminin dominant 33% Par <3!! Facteur partagé 39% On ne sait pas (=infertilité idiopathique) 8% 2 - Les causes d'infertilités L'infertilité est soit due : à une diminution ou absence de production de gamètes Chez l'homme les azoospermie et les oligospermies Chez la femme les aménorrhée primaires et les ménopauses précoces (aménorrhées secondaires) à des anomalies des gamètes Chez l'homme : % de spermatozoïdes mobiles, atypiques Chez la femme on ne peut observer que la maturation nucléaire et la présence de globule polaire chez l'ovocyte Impossibilité de rencontre des gamètes Chez l'homme obstacle sur les voies excrétrices Chez la femme obstacle sur les trompes Absence de fécondation Absence d'implantation 3 - Quelques définitions Azoospermie : absence de spermatozoïdes dans le sperme Oligospermie : diminution du nombre de spermatozoïdes dans le sperme Aménorrhée primaire : absence de règles chez une femme n'en ayant jamais eu Ménopause précoce (aménorrhée secondaire) : absence de règles chez une femme en âge de procréer en ayant déjà eu L'aide médicale à la procréation n'est pas le seul traitement, la chirurgie peut être efficace pour réparer des conduits, de insuffisances ovariennes peuvent être traitées par des stimulations ovariennes. support sans autorisation est strictement interdite. Page : 9 / 10
4 - Les différentes techniques a - La stimulation ovarienne On injecte un taux supérieur de FSH pour que de nombreux follicules se développent. On empêche donc la sélection et la dominance. Ce traitement permet de récupérer un grand nombre d'ovocytes (environ 10). On ne peut pas donner n'importe quel taux de FSH, on doit donc surveiller l'évolution des follicules. Les risques sont l'hyperstimulation ovarienne risquant le développement d'ovocyte anormaux. b - L'insémination intra-utérine ou IIU On trie les spermatozoïdes par une traversée d'un gradient de billes puis on les injecte directement dans l'utérus. On contrôle le moment de l'ovulation. 15% de chances de succès c - La Fécondation in-vitro ou FIV (anciennement appelée GP éprouvette) Cette technique permet la mise en contact direct des gamètes dans un tube à essai. Elle commence par le traitement médical qui permet chez la femme d'obtenir 7 à 10 ovocytes, on réalise une ponction ovarienne. On observe les pronoyaux après mise en contact 18h plus tard, pour compter le nombre de pronoyaux, la situation idéale étant 2 pronoyaux. On transfère ensuite l'embryon dans l'utérus. 25/30% de chances de succès d - L'ICSI : Intra Cytoplasmic Sperm Injection (injection intra-cytoplasmique de sperme) Cette technique est de plus en plus utilisée. On «décoronise» (on retire toutes les cellules autour de l'ovocyte) et on injecte un seul spermatozoïde. Puis on transfère l'embryon dans l'utérus. 25/30% de chances de succès Les indications évoluent beaucoup les infections tubaires féminines sont moins fréquentes qu'avant mais les problèmes d'infertilité masculines augmentent beaucoup. Le taux de succès de ces méthodes dépend beaucoup de l'âge des patients, 25-30% de succès en FIV mais ce taux peut passer en dessous de 5-10% pour les femmes de 40 ans et au dessus de 40% pour les femmes jeunes. Pourquoi préférer les ICSI aux FIV? Les ICSI sont efficaces et peuvent être réalisé de nombreuses fois au contraire des FIV (maximum deux par an). 5 - L'aspect éthique et réglementaire Le but est de contrôler l'accès à ces techniques et d'éviter les dérives éthiques en pensant aux risques pour les patients et pour les enfants. Les risques pour les futurs enfants sont les grossesses multiples, ces grossesses sont souvent dues à la prise d'un traitement médical qui va provoquer l'ovulation de nombreux ovocytes et créer un risque d'une grossesse multiple. Et ensuite on se demande lorsqu'une cause génétique ou épigénétique explique l'infertilité, est ce qu'il y a un risque de transmettre cette anomalie à l'enfant. Ces structures sont contrôlées par l'agence de biomédecine. La responsabilité est transmise au centre d'amp et une autorisation est donnée aux établissements qui doivent eux-mêmes contrôler la compétence de leurs praticiens. support sans autorisation est strictement interdite. Page : 10 / 10