I. INTRODUCTION

Le cycle de la reproduction sexuée CYCLE DE LA REPRODUCTION SEXUEE = MEIOSE + FECONDATION

• Méiose : mécanisme de reproduction ne touchant que les cellules germinales. Après la reproduction sexuée, la méiose permet la pérennité de l’espèce et la diversité entre les individus. Elle assure le maintien du nombre de chromosomes au cours des générations successives.

• Fécondation : fusion entre un élément mâle et un élément femelle pour donner une cellule-œuf unique, l’embryon. La fécondation rétablit la diploïdie à partir de deux gamètes haploïdes. Elle permet la création d’un individu unique et le maintien de l’espèce.

Les cellules germinales entrent en méiose pour donner des cellules filles, et la réunion des cellules filles maternelles et paternelles permet la fécondation et ainsi la création d’une cellule-œuf unique.

Tout individu est unique sur le plan génétique (même des jumeaux monozygotes ayant le même matériel génétique peuvent l’exprimer différemment au gré des brassages et de l’épigénétique).

Méiose : on passe d’une cellule diploïde à une cellule haploïde.

Fécondation : on passe d’une cellule haploïde à une cellule diploïde.

Rappels • « n » est le nombre haploïde de chromosomes, spécifique à chaque espèce.

- Une cellule haploïde possède n chromosomes.

- Une cellule diploïde possède 2n chromosomes (=deux lots haploïdes) -> n paires de chromosomes.

- n = 23 dans l’espèce humaine → nos cellules diploïdes possèdent 23 paires de chromosomes soit 46 chromosomes.

• Cellules eucaryotes :

- Les cellules eucaryotes sont des cellules diploïdes, c’est à dire qu’elles contiennent 2n chromosomes (46 chromosomes chez l’humain ou 23 paires) sauf les gamètes.

- Chaque paire de chromosomes est constituée d’un chromosome d’origine maternelle et d’un chromosome d’origine paternelle : ce sont des chromosomes dits homologues. Une paire de chromosomes homologues est nommée bivalent. La diploïdie résulte de l’association d’un lot haploïde de chromosomes maternels(qui provient des ovocytes) et d’un lot haploïde paternel (qui provient du spermatozoïde). Ils comportent des gènes identiques mais des allèles (variation de gènes) différents.

• Après la réplication d’ADN, les chromosomes sont constitués de 2 chromatides sœurs identiques réunies entre elles par le centromère.

• « c » correspond à la quantité d’ADN, au nombre de chromatides.

RAPPEL : Une cellule haploïde possède un seul exemplaire de chromosome c’est le cas des cellules germinales. Toutes les autres cellules possèdent 23 paires de chromosomes dits homologues (sauf dans le cas des gonosomes : XY), soit un chromosome issu de la mère et un issu du père.

La Gamétogenèse

La gamétogenèse correspond à l’ensemble des mécanismes qui aboutissent à la formation des gamètes. Elle concerne uniquement les cellules germinales et se déroule dans les gonades. Elle se fait en 3 étapes :

Multiplication des cellules souches + Méiose + Maturation (=différenciation sans division) des gamètes. → Ces trois phases aboutissent à la production de gamètes haploïdes.

➢ Chez l’homme : les cellules-souches sont les spermatogonies, la spermatogenèse se déroule au sein des testicules et permet de produire des spermatozoïdes (cellules matures).

➢ Chez la femme : les cellules-souches sont les ovogonies, l’ovogenèse se déroule au sein des ovaires et permet de produire des ovocytes II (cellules matures).

II.LA MÉIOSE

Point historique : Un Belge observe au microscope optique les chromosomes au sein de l’âge adulte. Il voit d’une part 4 chromosomes en regardant l’œuf, mais n’observe d’autre part que 2 chromosomes en étudiant les cellules fille. Il en déduit une réduction du nombre de chromosome. La méiose vient du grec méiosis qui veut dire division (due à la réduction).

A. DÉFINITION

La méiose est une double division cellulaire (=formée de 2 divisions cellulaires successives) qui aboutit à la formation de 4 cellules filles haploïdes (avec n chromosomes) à partir d’une cellule mère diploïde (avec 2n chromosomes)

− Elle est précédée d’une seule réplication de l’ADN (seule la 1ère division de méiose est précédée d’une réplication)

− Elle ne concerne que les cellules germinales (contrairement à la mitose qui a lieu dans les cellules somatiques) On dit qu’elle est composée de deux phases :

• 1 ÈRE : RÉDUCTIONNELLE : La 1ère phase correspond à la séparation des chromosomes homologues : il y a réduction du nombre de chromosome 2N4C → N2C

• 2 ÈME : ÉQUATIONNELLE : La 2ème phase correspond à la séparation des chromatides sœurs : le nombre de chromosome reste cependant identique N2C → NC

• MITOSE

- Division de cellules somatiques (prophase, métaphase, anaphase, télophase) (2N4C→2N2C)

- Les 2 cellules filles (diploïdes) sont identiques à la cellule mère

- Pas d’appariement des chromosomes homologues

• MEIOSE

- Division de cellules germinales (2N4C → NC)

- Les 4 cellules filles (haploïdes) sont différentes de la cellule mère et entre elles

- Appariement des chromosomes homologues

Attention ! la 2ème division de méiose est très similaire à la mitose car on a séparation des chromatides. Il ne faut cependant pas les confondre.

Espèce humaine : caryotype 46, XY (homme) ou 46, XX (femme)

 22 paires d’autosomes

 1 paire de gonosomes (= chromosomes sexuels soit XX chez la femme, XY chez l’homme)

Les chromosomes homologues se regroupent en paires au sein de la cellule germinale. Chaque paire de chromosomes homologues (=un bivalent) correspond à l’association d’un chromosome paternel et d’un chromosome maternel.

B. PREMIÈRE DIVISION DE MÉIOSE : RÉDUCTIONNELLE (23J)

Elle correspond à la séparation des chromosomes homologues(réduction du nombre de chromosomes par 2). Elle est plus longue que la 2nde division de méiose (1j) et est déterminante sur la diversité des individus. Cette phase dite réductionnelle se divise en 4 étapes :

- Prophase I

- Métaphase I

- Anaphase I

- Télophase I

PROPHASE I

C’est l’étape la plus longue et la plus importante qui permet :

- L’appariement des chromosomes homologues.

- Le brassage du matériel génétique (= recombinaison génétique) → à l’origine de la diversité des individus : il s’agit d’un échange de segment d’ADN entre des chromatides non-sœurs d’un bivalent. Elle est composée de 5 phases propres à la méiose :

- Leptotène - Zygotène

- Pachytène

- Diplotène

- Diacinèse

Moyen Mnémotechnique : Le Zizi de Papa a des Dimensions Diaboliques

• LEPTOTENE (leptos = mince)

- Les chromosomes sont sous forme de longs filaments fins à 2 chromatides reliés par un centromère.

- Les chromosomes bichromatidiens s’attachent à la membrane nucléaire au niveau des plaques d’attachement via leurs télomères.

- Il y a un rapprochement des paires de chromosomes homologues.

- On observe une duplication et une migration des centrioles (qui permettront l’établissement du fuseau de division).

- Remarque pour la compréhension : les centrosomes contiennent deux centrioles chacun qui formeront le fuseau de division. Ils sont constitués de microtubules et permettent la migration des chromosomes.

- La chromatine est décondensée.

• ZYGOTENE (zygos = couple)

- C’est le début de l’appariement des chromosomes homologues sous forme de synapsis (croisement des chromosomes homologues). On parlera de synapsis à la fin de l’appariement.

- Durant cette phase se forme le complexe synaptonémal : il s’agit d’un complexe protéique qui dirige l’appariement des chromosomes homologues par rapprochement étroit des bivalents à partir d’une des extrémités (comme une fermeture éclair).

Ce complexe est composé de :

• Deux éléments latéraux (qui permettent un appariement strict des chromosomes).
• D’un élément central au niveau duquel est localisé un nodule de recombinaison qui est une condensation protéique.
• De part et d’autre, les boucles d’ADN des chromosomes appariés.

- Dans la cellule germinale masculine : les chromosomes sexuels XY s’apparient et sont inactivés au sein de la vésicule sexuelle, qui est attachée à la membrane nucléaire. On parle de ségrégation des chromosomes sexuels car ils ne sont pas parfaitement homologues (présence d’un X et d’un Y). Cela permet de protéger les gonosomes des échanges de matériel génétique. Ils s’apparient sur la partie commune qu’ils ont entre eux : les régions PAR du bras court (p) (ils ne s’apparient pas sur toute leur longueur puisqu’ils ne sont pas parfaitement homologues).

• PACHYTENE (pakhus = épais)

C’est le stade le plus long : 16 jours Chez l’homme (et seulement chez l’homme) il s’agit de l’étape la plus longue. Chez la femme, c’est le diplotène où on assiste au premier blocage de la méiose

- Synapsis complète : c’est la fin de l’appariement des chromosomes homologues, le complexe synaptonémal est complètement formé : l’appariement des chromosomes homologues débute donc lors du zygotène et se termine au pachytène. (Le synapsis débute au stade zygotène et finit de se former à la fin de ce stade ; il existe donc bien dès le début de ce stade, il est en cours de formation.)

- Les chromosomes homologues sont toujours attachés au niveau des plaques d’attachement.

- On assiste à une condensation des chromosomes homologues appariés qui deviennent épais. On parle alors de bivalents constitués de tétrades de chromatides. Il y a une condensation de la chromatine.

Lors de la condensation, il peut y avoir des échanges réciproques de segments chromosomiques strictement homologues entre les chromatides non-sœurs de chromosomes homologues ; c’est le brassage intra-chromosomique : Il y a échange de matériel entre chromatides maternelles et paternelles non-sœurs des chromosomes homologues. On parle de crossing-over (= inter-échange = échange d’une portion homologue de matériel génétique entre deux chromatides non-sœurs d’un bivalent), qui ont lieu au niveau des chiasmas (= zone « d’enjambement » des chromatides non-sœurs de deux chromosomes homologues) où se trouvent les nodules de recombinaison. C’est un échange de la même quantité d’ADN. L’enjambement des chromatides entraine une cassure ce qui va engendrer l’échange de matériel génétique. Ces échanges intrachromosomiques concernent tous les autosomes et les gonosomes.

- Le brassage intra-chromosomique :

• ≈ 1 à 3 échanges par bivalent
• ≈ 50 échanges par cellule germinale
• Ces remaniements ne sont visibles qu’au stade anaphase I (quand les chromosomes se séparent)
• Les chromatides sœurs ne sont plus identiques

• DIPLOTENE (diplos = double) -

On assiste à la séparation des bivalents au niveau des centromères qui s’éloignent, mais les chromosomes homologues restent toujours liés au niveau des chiasmas.

- Il y a une décondensation de la chromatine qui permet une synthèse d’ARN importante par la cellule.

- L’ovocyte I reste bloqué à ce stade pendant plusieurs années, jusqu’à la puberté : c’est l’étape la plus longue chez la femme (entre 13 et 50 ans). Plus ce blocage est long, plus il y a de chance d’anomalie génétique. C’est pourquoi le risque d’anomalie augmente avec l’âge.

- A ce stade, on observe des bivalents séparés au niveau de leur centromère, maintenus ensemble au niveau des chiasmas.

DEFINITIONS

Chiasma : enjambement, localisation des crossing-over visibles en microscopie, accroche, zone d’ancrage des chromosomes.

Nodules de recombinaison : condensation protéique du complexe synaptonémal où se situent les chiasmas.

Crossing-over : Echange réciproque d’une portion de chromatides non-sœurs entre 2 chromosomes homologues, se fait par l’intermédiaire de chiasmas.

• DIACINESE

- On assiste au détachement des télomères (=extrémités chromosomiques) de l’enveloppe nucléaire.

- Il y a une recondensation de la chromatine : les 4 chromatides sont visibles et il y a un arrêt de la synthèse d’ARN.

- Il y a un glissement des chiasmas vers les extrémités chromosomiques.

À la fin de la diacinèse, l’enveloppe nucléaire disparaît, et dans les cellules germinales mâles, la vésicule sexuelle disparaît également. On assiste à la constitution du fuseau de division grâce à la migration des centrioles.

Particularités des chromosomes sexuels chez le garçon :

- L’appariement de l’X et de l’Y se fait au niveau des régions pseudo-autosomales (PAR) à l’intérieur de la vésicule sexuelle (= structure dans laquelle leur génome est inactivé, ils y sont présents au cours de la prophase I, du stade zygotène au stade diacinèse).

- Les chiasmas se trouvent dans la région pseudoautosomale au niveau du bras court p (≠bras long q).

- En fin de prophase, ils sont liés par la région pseudo autosomale des bras courts.

Dans cette structure on note une absence de complexe synaptonémal.

La vésicule sexuelle existe pendant les phases, Zygotène, Pachytène, Diplotène et au début de la Diacinèse (donc de zizi à diabolique dans le moyen mnémotechnique)

MÉTAPHASE I

- Présence d’une plaque métaphasique (=plaque équatoriale) non classique (≠ mitose) : ce sont les chiasmas qui se fixent au niveau de la plaque équatoriale et non les centromères. Ce sont donc les chromosomes et les centromères qui se répartissent de part et d’autre de la plaque et non les chromatides.

- Les chromosomes homologues sont alignés au niveau des chiasmas qui à ce moment-là de la méiose ont glissé jusqu’aux extrémités pour se situer au niveau des télomères. Ce sont donc les télomères et pas les centromères qui sont attachés à la plaque équatoriale.

- Ségrégation aléatoire des chromosomes de part et d’autre de la plaque équatoriale : c’est lors de la métaphase qu’on a un brassage inter-chromosomique. C’est une étape importante de la spermatogénèse car elle détermine la ségrégation des chromosomes sexuels.

Brassage inter-chromosomique : migration au hasard à un des deux pôles d’un chromosome d’origine paternelle ou maternelle (lors de la métaphase I)

≠ du brassage intra-chromosomique : le phénomène de crossing-over qui a lieu durant la prophase I

ANAPHASE I

On assiste à la séparation des chromosomes homologues bichromatidiens au niveau des chiasmas et à la ségrégation des chromosomes : il y a migration au hasard des chromosomes d’origine paternelle et maternelle à un des deux pôles grâce au fuseau de division.

La ségrégation des chromosomes sexuels concerne le sexe masculin comme le sexe féminin. Cependant chez l’homme du fait de la présence d’un X et d’un Y cette ségrégation a plus de conséquences sur la diversité génétique que chez la femme où la ségrégation se fait entre deux X.

- Il s’agit de l’étape où l’on peut visualiser les échanges et remaniements entre les chromatides (visualisation des conséquences des crossing-over) car les chromosomes se séparent, ils ne sont plus pour ainsi dire collés.

- Les chiasmas ne persistent donc plus à cette phase.

TELOPHASE I ou cytodiérèse

 Réduction du nombre de chromosomes : 2N 4C → 1N 2C (deux cellules haploïdes).

- Les chromatides sœurs restent attachées au niveau de leur centromère.

- Reconstitution des enveloppes nucléaires.

- Disparition du fuseau de division.

- Séparation des chromosomes sexuels X et Y dans la cellule germinale mâle (elle s’est faite dès la métaphase et elle est finie lors de la télophase).

- Cytodiérèse : elle marque la fin de la télophase. Elle correspond à la séparation de la cellule mère diploïde (2N) en 2 cellules filles haploïdes (N)

C. 2ÈME DIVISION DE MÉIOSE : ÉQUATIONNELLE (1/2J)

- Elle n’est pas précédée d’une réplication d’ADN, et elle est plus simple et rapide que la méiose

1. - Elle correspond à la séparation des chromatides sœurs déjà remaniées.

- La 2ème division est équationnelle en termes de nombres de chromosomes : N2C → NC ; les cellules sont haploïdes et donnent des gamètes haploïdes 23X ou 23Y contenant une copie de chaque chromosome à une seule chromatide…

• Prophase II : - Elle est brève et la chromatine reste compactée. - Pas de recombinaison génétique. - Les chromatides sont déjà remaniées (depuis la prophase 1). - Mise en place du fuseau de division.
• METAPHASE II - : Les centromères des chromosomes se placent sur la plaque équatoriale (≠ de la première division), puis on a un dédoublement des centromères sur le fuseau de division (pour que chaque chromatide ait son centromère). On a une plaque équatoriale classique. → brassage inter-chromatidique.
• ANAPHASE II : - Séparation et ascension polaire d’une chromatide remaniée en prophase I à chaque pôle du noyau.  Séparation des chromosomes à 2 chromatides au niveau du centromère et migration de chaque chromatide à un pôle.
• TELOPHASE II : - Séparation de la cellule en 2 : On aboutit donc à 4 cellules haploïdes différentes à N chromosomes à une chromatide et donc C chromatides : NC remaniées par rapport à la mère. /!\ Les cellules filles et mères sont différentes en raison des remaniements de la méiose ! Les cellules filles sont différentes entre elles ! 

C. CONSÉQUENCES DE LA MÉIOSE : LA DIVERSITE GÉNÉTIQUE

La plus grande conséquence de la méiose est la diversité génétique qui est à l’origine de la diversité des individus et qui est basée sur :

- Une réduction du nombre de chromosomes (N) et de la quantité d’ADN (C) par cellule.

- La ségrégation des autosomes mâle et femelle.

- La ségrégation des chromosomes sexuels (gonosomes) en télophase 1 chez l’homme.

→ Le brassage INTRA-chromosomique (P1) : assuré par les recombinaisons génétiques : échanges de matériel génétique entre les chromatides non-sœurs des bivalents par crossingover lors du stade pachytène de la prophase 1 pour obtenir des chromatides remaniées. Il y en a 1 à 3 par bivalent et donc environ 50 par cellule germinale.

→ Le brassage INTER-chromosomique (M1) : ségrégation aléatoire des chromosomes homologues d’origine paternelle et maternelle au sein des bivalents selon leur position de part et d’autre de la plaque équatoriale. Pour N bivalents, on a 2N recombinaisons génétiques possibles soit 2 23 = environ 8 millions (8,4.106 ) de recombinaisons possibles chez l’homme.

→ Le brassage INTER-chromosomique (M2) : (pareil qu’inter-chromatidique) des chromatides remaniées, c’est la conséquence du brassage INTRA-chromosomique de méiose

LES ANOMALIES DE LA MÉIOSE

Les anomalies de méiose expliquent entre autres la perte massive de gamètes au cours du développement pour éviter de sélectionner des cellules anormales. Les mutations ne sont pas toujours sources d’anomalies mais peuvent l’être.

• Erreurs de réplication de l’ADN : mutations lors de la synthèse de l’ADN, mutations « de novo » qui n’ont pas été transmises, survenues au cours de la méiose. Celles-ci peuvent générer des pathologies ou pas.

• Anomalies de nombre ou de ségrégation dues à la non-disjonction des chromosomes lors de la 1 ère division ou des chromatides au cours de la 2ème division de méiose en anaphase :

• Aneuploïdies : anomalie de nombre de chromosomes avec ajout ou perte d’UN chromosome

→ Donne des gamètes disomiques (→ embryon trisomique : +/- viable) ou nullosomiques (→ embryon monosomique : souvent non viable)

Ex : syndrome de Down = trisomie 21 (le cas le plus courant de trisomies viables)

• Polyploïdies : anomalie de nombre (ndlr : liée à des problèmes de fécondation ou d’évacuation des globules polaires et pas de la méiose) avec ajout d’un ou plusieurs lots haploïdes de chromosomes. On ajoute un ou plusieurs LOTS de chromosomes. (Tous les chromosomes de la cellule sont touchés par cette anomalie de nombre). Par exemple 3N, 4N, 5N, etc… chromosomes à la place de 2N : non viable.

• Anomalies de recombinaison génétique :

Ces anomalies aboutissent souvent à des fausses couches, à des problèmes de fertilité ou des malformations identifiées au cours du développement embryonnaire.

Elles se présentent souvent sous forme de translocations, qui sont la conséquence de crossing-over inégaux entre les chromosomes homologues ou non homologues.

C’est par exemple le cas des translocations équilibrées. (Une translocation est dite équilibrée tant qu’elle n’entraîne ni perte ni gain de matériel génétique).

Translocations équilibrées : on n’a pas de conséquences en général pour l’individu lui-même mais il y a un risque pour la descendance car risque de transmission sur le mode déséquilibré au niveau de l’empreinte parentale. (

• Exemple de translocation équilibrée

Prenons l’exemple d’un homme sain ayant une translocation réciproque dans ces cellules germinales. Au cours de la méiose il peut y avoir des translocations chromosomiques, c’est-à-dire des échanges équilibrés entre 2 chromosomes non homologues. Globalement au sein de la cellule la quantité d’ADN sera conservée, il n’y aura donc aucun impact.

Cependant, s’il a un enfant avec une femme saine, leur enfant aura la translocation réciproque dans chacune de ses cellules somatiques et germinales. Ce qui entrainera une copie en plus et une perte du gène transloqué. Les gamètes de cet enfant subiront alors des séparations non équilibrées pouvant ainsi être pathologiques pour sa descendance.

Anomalie de ségrégation chromosomique

• POLYPLOÏDIES

Elles peuvent être dues à :

- Une fusion de 2 (ou plus) spermatozoïdes avec l’ovocyte II lors de la fécondation due à une réaction corticale défectueuse

- Absence d’expulsion du 2ème globule polaire

• Problème de gonosomes :

→ Syndrome de Klinefelter (XXY) : les patients sont généralement des hommes grands avec des testicules et un pénis de petite taille, qui présentent souvent des problèmes de fertilité : la plupart présente une azoospermie, dans 5% des cas on trouve de rares spermatozoïdes. Chez les hommes atteints du syndrome de Klinefelter, on retrouve dans 40-50% des cas des foyers de cellules au sein du testicule et on peut donc envisager une fécondation in vitro.

→ Syndrome de Turner (XO): les patientes sont généralement des femmes petites, avec des ovaires réduits à des bandelettes et un utérus de petite taille et des problèmes de conception liés à une absence d’ovulation et de règles (aménorrhée)

• Problème d’autosomes :

→ Syndrome de Down (trisomie 21) : patient homme ou femme qui présente un triple exemplaire du chromosome 21. Cela est dû à une non-disjonction du chromosome 21 en 1ère ou 2nd division de méiose chez la mère ou chez le père.

III. LA SPERMATOGENÈSE

A. DÉFINITION ET SIÈGE

La spermatogénèse est l’ensemble des phénomènes, qui, à partir des cellules souches, les spermatogonies, aboutissent aux spermatozoïdes chez l’homme. Elle commence à la puberté et elle contient les phases de spermiogenèse et de spermiation. Chez l’homme, la production de spermatozoïdes est continue mais elle diminue en quantité et en qualité lors de l’andropause.

La spermatogenèse se déroule dans les tubes séminifères qui ont une lumière à partir de la puberté (et non pas dans les cordons séminifères qui n’ont pas de lumière avant la puberté). Dans un testicule, on trouve 200 à 300 lobules/testicule, et on trouve 2 à 3 tubes/lobule.

La spermatogenèse se fait en 3 étapes pour une durée totale de 74 jours (3 mois) :

- Multiplication (27J) : une série de mitoses des cellules souches (spermatogonies)

- Méiose (24J) : division par méiose d’un spermatocyte I en 2 spermatocytes II qui se divisent en 4 spermatides (non fécondants).

- Cytodifférenciation (23J) : différenciation de la spermatide en spermatozoïde (=gamète, cellule différenciée) : c’est la spermiogenèse Une fois les spermatozoïdes produits, ils sont acheminés via les tubes droits, puis passent dans le rete testis, ils sont ensuite acheminés dans les canaux efférents, puis dans l’épididyme. Donc, cheminement des spermatozoïdes : Tubes séminifères → tubes droits → rete testis → canaux efférents → épididyme (tête, corps puis queue) → canal déférent

D’autres organes, comme les glandes (vésicule séminales, prostate), jouent un rôle dans la production du sperme et l’accompagnement des spermatozoïdes jusqu’à à l’émission.

Rappel :

Voies spermatiques intra-testiculaires = tubes séminifères, tubes droits et rete testis.

Voies spermatiques extra-testiculaires = épididyme (5-7m de long) constitué d’une tête (cônes efférents), un corps et une queue.

Dans les tubes séminifères, ce sont notamment les cellules épithéliales appelées « cellules de Sertoli » qui sont indispensables à la réalisation de cette spermatogenèse : ce sont des cellules de soutien de la spermatogenèse. Entre les cellules de Sertoli, on trouve les cellules de la lignée germinale, qui elles, sont reliées par des ponts disulfures.

On retrouve une double fonction dans le testicule :

• Fonction endocrine : production androgène (testostérone) par les cellules de Leydig
• Fonction exocrine : spermatogénèse par les cellules de Sertoli (Spermatogénèse = Sertoli)

B. DÉROULEMENT DE LA SPERMATOGENÈSE

Elle débute à la puberté. Elle se déroule au sein des testicules dans les tubes séminifères. Elle dure 74 jours.

- Une spermatogonie mesure 10µm ; un spermatocyte I mesure 30 µm

- Spermatocyte I 2N4C. Spermatocyte II N2C. Spermatides NC => Les spermatocytes II et les spermatides sont des cellules haploïdes

- La prophase I est la phase la plus longue de la méiose

Moyen Mnémotechnique : la durée des phases décroit plus on avance dans la gamétogenèse

1. Multiplication des cellules souches :

les spermatogonies

On peut distinguer trois types de cellules souches : Ad, Ap, B

- Les spermatogonies Ad (d pour dense, dark = foncé) sont les seules cellules qui sont présentes à la naissance au sein des cordons séminifères (cordons =avant la puberté) et débutent leurs divisions (= début de la spermatogénèse) à la puberté (les cordons deviennent à la puberté des tubes séminifères). Elles ont une chromatine dense, et forment la réserve de spermatogonies.

- Les spermatogonies Ap (p pour pale) qui sont issues de la première étape de la multiplication des cellules souches, leur chromatine est décondensée.

- Déroulement de la phase de multiplication : La division d’une spermatogonie Ad aboutit à la formation

• D’une spermatogonie Ad qui assurera le renouvellement du stock : réserve constante
• Et d’une spermatogonie Ap qui va poursuivre les prochaines étapes de la spermatogenèse

- La spermatogonie Ap se divise en 2 cellules-filles identiques plus différenciées : les spermatogonies B

- Les 2 spermatogonies B se divisent pour aboutir à la formation de 4 spermatocytes I

- L’ADN des spermatocytes I va être répliqué au stade pré-leptotène avant de rentrer en méiose.

Les spermatocytes I sont donc les dernières cellules diploïdes de la spermatogenèse.

Les spermatogonies et les spermatocytes I sont donc 2N2C avant la réplication et 2N4C après la réplication.

L’épithélium des tubes séminifères est séparé en deux compartiments :

- Basal : à ce niveau on trouve les spermatogonies en mitose jusqu’aux spermatocytes I au stade pré-leptotène (donc avant leur entrée en méiose)

- Ad-luminal : à ce niveau on trouve les cellules en méiose à partir du stade leptotène

La présence de ces deux compartiments participe à la formation de la barrière hémato-testiculaire qui les sépare.

Les spermatogonies sont situées contre la membrane basale. Les spermatocytes I sont bien visibles car la méiose 1 est très longue.

Les spermatides rondes sont dans le compartiment ad-luminal ; elles ne sont pas fécondantes.

Une forte fièvre pendant 3 jours peut détruire la totalité des spermatozoïdes présents.

La phase de mitose dure 27 jours.

Croissance des spermatocytes I et méiose

- Les spermatocytes I (2N4C après réplication d’ADN)subissent la première division de méiose, dite réductionnelle, aboutissant à la formation de deux spermatocytes II. C’est au cours de la première division de méiose qu’on observe une croissance cytoplasmique.

- Les spermatocytes II (N2C) subissent la deuxième division de méiose, dite équationnelle, et aboutissent à la formation de spermatides (NC) arrondis et non fécondants.

La phase de méiose dure 24 jours ATTENTION ! Il n’y a plus de division cellulaire après le stade spermatide : en effet, la différentiation de ces dernières en spermatozoïde n’implique pas de division cellulaire.

2. Spermiogenèse (= maturation des spermatides)

La spermiogenèse est un processus d’hyper-différenciation cellulaire permettant de passer d’une spermatide arrondie avec un gros noyau à un spermatozoïde allongé et flagellé. Elle dure 23 jours et se déroule dans la zone apicale de l’épithélium des tubes séminifères (contre la lumière du tube séminifère).

La spermatide comporte plusieurs organites dont les mitochondries, les centrioles (qui permettent la différenciation cellulaire et la formation de l’axonème), les ribosomes et l’appareil de Golgi (qui donnera les vésicules pro-acrosomiques).

1- FORMATION DE L’ACROSOME :

A partir de l’appareil de Golgi. Ce dernier forme des vésicules pro-acrosomiques qui fusionnent pour former l’acrosome ou la vésicule acrosomique. L’acrosome coiffe les 2/3 antérieurs du noyau du spermatozoïde comme un capuchon. (Rôle essentiel dans la fécondation)

2- REORGANISATION NUCLEAIRE :

Remplacement des histones par des protamines (protège ADN en assurant une ultra compaction de la chromatine)

3 MIGRATION DES CENTRIOLES EN ARRIERE DU NOYAU ET FORMATION DE L’AXONEME :

Le centriole distal migre à l’opposé de l’acrosome et produit un allongement des microtubules, à l’origine de l’axonème qui constituera le flagelle. Il est formé de 9 doublets de microtubules périphériques et d’un doublet central . La partie flagellaire se forme donc à partir du centriole distal. Le centriole proximal reste juste en arrière du noyau : il assurera la première division cellulaire après la fécondation (il n’y a pas de centriole au sein de l’ovocyte). Il possède 9 triplets de microtubules permettant la connexion avec le reste de l’axonème. Cet axonème dérive du centriole distal composé de 9 doublets périphériques et 1 doublet central. Il possède des bras de dynéine (interne et externe) pouvant être à l’origine de pathologie.

4- MIGRATION DES MITOCHONDRIES :

Dans la pièce intermédiaire permettant la formation du manchon mitochondrial ou hélicoïdal. Elles migrent en arrière du noyau, à l’opposé de l’acrosome. La répartition des organites est différente au cours de l’allongement de la spermatide ; le noyau prend une forme triangulaire et sera coiffé par l’acrosome.

5- REORGANISATION DU CYTOPLASME :

Il est éliminé sous forme de corps résiduels ou de gouttelettes cytoplasmiques avec élimination des organites par les cellules de Sertoli. Une gouttelette cytoplasmique subsiste, elle sera éliminée ultérieurement (durant le transit épididymaire cf. cours sur la fécondation).

• La vésicule golgienne va prendre le nom de capuchon acrosomial avant de devenir l’acrosome. Cet acrosome est délimité par la membrane interne et externe acrosomiale.

• L’ADN doit être protégé car le spermatozoïde doit traverser un long parcours avant de féconder l’ovocyte (d’où l’intérêt du remplacement des histones par les protamines).

• La cape post-acrosomique est un acrosome un peu détaché de la partie principale de l’acrosome.

A. Spermiation

La spermiation est la dernière étape de la spermiogénèse et donc de la spermatogenèse.

C’est la libération des spermatozoïdes dans la lumière des tubes séminifères.

La spermiation est cyclique, on a un groupe de spermatozoïdes qui la subit tous les 16 jours (permettant une production constante).

La spermatogenèse se fait tout le long du déplacement de la cellule germinale dans la paroi des tubes séminifères (de la membrane basale jusqu’à la lumière) entre les cellules de Sertoli. Donc généralement, plus la cellule est proche de la lumière, plus on est avancé dans la spermatogenèse.

La présence des cellules de Sertoli est nécessaire à la spermatogenèse, ce sont les cellules de base du tube séminifère : elles permettent entre autres la nutrition des cellules germinales.

On observe plus de spermatocytes I que de spermatocytes II car la deuxième phase de méiose est très rapide par rapport à la première phase de la méiose.

- Les cellules germinales sont protégées par les cellules de Sertoli pour ne pas être reconnues par l’organisme comme des cellules étrangères (et ainsi éviter une réaction immunitaire à l’encontre de ces cellules).

C. LE SPERMATOZOÏDE

C’est grâce au microscope électronique que l’on peut décrire l’ultrastructure du spermatozoïde. ⚠ Flagelle = pièce intermédiaire + pièce principale + pièce terminale = 10x la tête

• Tête

- 5μm de longueur par 3µm de largeur, noyau triangulaire à chromatine condensée (pour « protéger » l’ADN).

- L’acrosome recouvre les 2/3 antérieurs du noyau. Il présente une membrane interne et une membrane externe. Entre l’acrosome et le noyau, on trouve l’espace sous-acrosomique.

- En arrière du noyau se trouvent la plaque basale, la cape post-acrosomique recouverte de membrane plasmique (rôle dans la fécondation), le centriole proximal (rôle dans la 1ère division de l’embryon) et le centriole distal à l’origine de l’axonème. - Les microfilaments de la plaque basale et du capitulum assurent la fixation de la tête au col.

• Col : (= pièce connective, collet : connexion entre la tête et le flagelle)

- Centriole proximal : 9 triplets (≠ doublets) de microtubules MAIS sans tubules centraux Rôle : futur fuseau de division pour la première division cellulaire du zygote

Localisation : perpendiculaire au centriole distal, au centre des colonnes segmentées, surmonté par le capitulum

• Colonnes segmentées : il y en a 9 Rôle :

constitue la pièce connective de la tête au flagelle

Localisation : recouvertes de fibres denses qui sont les prolongements de ses colonnes et du capitulum (condensation de protéines)

Le col du spermatozoïde est très important car il contient le centriole proximal, indispensable pour les premières divisions. Une anomalie du col du spermatozoïde donnant un spermatozoïde angulé le rend non fécondant.

/!\ Il n’y a PAS de mitochondries, ni d’axonème dans le col !

Flagelle (50µm) :

- Il est constitué des pièces intermédiaires, principale et terminale

-Centriole distal donne l’axonème constitué de 9 doublets périphériques et un doublet central avec des radiations, entouré de 9 fibres denses qui sont les suites des colonnes segmentées.

• Pièce intermédiaire (5µm) :

- Au centre : axonème qui provient du centriole distal : 9 doublets périphériques et un doublet central qui émet des radiations

- Entre les deux : 9 fibres denses (en continuité avec les colonnes segmentées au niveau du col)

- En périphérie : les mitochondries disposées en spirales formant le manchon de mitochondries (rôle énergétique important pour le battement du flagelle)

• Pièce principale (45µm) :

- Au centre : Axonème issu du centriole distal

- Entre les deux : 9 fibres denses. 2 de ces fibres denses diamétralement opposées présentent une condensation les reliant à la gaine fibreuse qui forme les colonnes longitudinales. On a donc 9 fibres denses et 2 colonnes longitudinales : ces colonnes longitudinales disparaissent à l’extrémité inférieure.

- En périphérie : Gaine fibreuse faisant suite au manchon mitochondrial (il n’y a plus de mitochondries au niveau de la pièce principale) Pièce terminale :

- Axonème désorganisé uniquement

D. DYNAMIQUE DE LA SPERMATOGENÈSE

La production de spermatozoïdes est continue de la puberté jusqu’à la mort. Avant la puberté, il n’y a que des cellules souches.

• La puberté correspond à la mise en place de l’axe hypothalamo-hypophysaire, avec une augmentation de la production de la testostérone.
• On a une diminution de production des spermatozoïdes vers la cinquantaine : c’est la sénescence. On peut parler d’andropause.

Lors de la spermatogenèse, on a un rendement théorique : 1 spermatogonie Ap → 16 spermatides → 16 spermatozoïdes. Cependant il y a plus de 50% des cellules qui rentrent en apoptose, donc on a rarement 16 spermatozoïdes fonctionnels à cause d’importantes anomalies lors de la spermatogenèse.

La durée totale de la spermatogenèse est de 74 jours (3 mois). Toute perturbation (comme une forte fièvre) peut avoir des conséquences sur la production de spermatozoïdes 3 mois plus tard.

Explication :

- Dans l’espèce humaine, la fabrication des spermatozoïdes prend 74 jours, donc tous les évènements qui auront lieu dans les 3 mois précédant un spermogramme peuvent influencer le résultat du spermogramme.

Ex : grippe : Si les testicules se situent en dehors de l’abdomen, c’est pour que la température testiculaire ne soit pas à 37° (plutôt à 35). Si l’individu a de la fièvre, l’augmentation de la température des testicules peut tuer tous les spermatozoïdes (ça ne signifie pas que ce résultat est définitif, si on refait un spermogramme 3 mois plus tard, on retrouvera des spermatozoïdes).

Autres éléments impactant la spermatogenèse : prise de certains médicaments/traitements (chimiothérapie), tabac…

Le cycle spermatogénétique (ou de l’épithélium séminifère) a une durée de 16 jours : au sein du tube séminifère, les cellules souches ne se divisent pas toutes en même temps, il y a un décalage progressif de 16 jours entre les cellules ; c’est ce décalage qui permet d’assurer une production continue de spermatozoïdes.

Pour étudier les spermatozoïdes d’un individu, on peut réaliser un spermogramme qui nous permet de mesurer le pH, la viscosité, le volume, décrire leur morphologie, et voir toutes les anomalies possibles :

80% d’anomalies morphologiques sont visibles au niveau du spermogramme sans pour autant qu’elles soient pathologiques. En effet, un spermogramme est considéré comme normal si 20-25 % des spermatozoïdes ont un aspect normal. Les anomalies les plus importantes sont celles au niveau de la tête, puis du flagelle, et ensuite au niveau de la pièce intermédiaire (qui fait partie du flagelle).

Il peut exister des anomalies au niveau des tubes séminifères : paroi épaisse, lumière sans spermatozoïde (=stérilité par azoospermie).

La pièce principale du flagelle peut être touché par une absence de bras externe de dynéine, c’est ce qu’on appelle la dyskinésie ciliaire primitive ou le syndrome de Kartagener. Les syndromes de cette maladie sont des symptômes pulmonaires (car a du mal à évacuer les pathogènes), symptômes ORL, absence de mouvement des spz = infertilité

IV. L’OVOGENESE

A. DEFINITION ET SIEGE

Ovogénèse : ensemble des phénomènes qui, à partir de cellules souches, (=les cellules germinales primordiales (CGP), puis les ovogonies) aboutissent à la formation des ovocytes (gamètes féminins).

C’est un phénomène discontinu et cyclique (lié à l’hypothalamus et l’hypophyse) qui débute pendant la vie embryonnaire et se termine SEULEMENT avec la fécondation : elle dure ainsi entre 12 et 50 ans (elle est interrompue par deux blocages).

Elle se fait en 3 étapes (tout comme la spermatogenèse) :

→ 1. Multiplication des CGP et constitution du stock non renouvelable des ovogonies pendant la vie intra-utérine uniquement

→ 2. Méiose avec 2 blocages :

• La phase diplotène de la prophase I pendant la vie fœtale puis un blocage de 13 ans minimum (reprise de méiose pour une dizaine d’ovocytes par mois à partir de la puberté).
• En métaphase II à partir de la puberté, puis blocage jusqu’à la fécondation.

→ 3. La différenciation du gamète femelle

Chez la femme, les phases de méiose et de différenciation se déroulent en simultanées.

la phase de méiose la plus longue chez l’homme est la phase pachytène de la prophase I alors que chez la femme c’est la phase diplotène de la prophase I ‼

La méiose se termine UNIQUEMENT si l’ovocyte est fécondé, donc tous les ovocytes ne terminent pas leur méiose et certains ne la reprennent pas : la majorité des ovocytes ne terminent pas leur méiose. Ils l’ont cependant tous commencé in utero.

L’ovogenèse a lieu dans l’ovaire, au sein de la zone corticale.

Il faut savoir que l’ovaire peut être divisé en deux parties :

- Partie médullaire : c’est la zone nourricière de l’ovaire qui est centrale, riche en vaisseaux, en fibres conjonctives, et en fibres nerveuses.

- Partie corticale : lieu de l’ovogenèse, elle se situe en périphérie de l’ovaire. On peut aussi parler de cortex de l’ovaire. On y trouve les ovocytes sous l’épithélium ovarien, entourés d’une couche de cellules folliculeuses. On dit que la zone corticale est « ovogénétique »

On retrouve 2 fonctions de l’ovaire :

• Fonction exocrine : l’ovogenèse, ovocyte prêt à être fécondé
• Fonction endocrine : production de stéroïdes sexuels (œstrogènes et progestérones)

B. DÉROULEMENT DE L’OVOGENÈSE

1. Multiplication des ovogonies

La multiplication des ovogonies a lieu uniquement durant la période embryonnaire afin de constituer un stock non-renouvelable (un maximum de 7 millions).

Les CGP et les ovogonies sont des cellules diploïdes qui subissent des mitoses somatiques, elles sont 2N2C (donc une seule chromatide par chromosome) avant réplication puis 2N4C (donc deux chromatides par chromosome) après réplication.

- Dès J21 jusqu’à S8 : on a d’abord une entrée en mitose des CGP au sein des gonocytes (gonades indifférenciées).

- Dès S8 jusqu’au 5ème mois : les CGP deviennent des ovogonies à partir de S8 et continuent à se multiplier jusqu’au 5e mois de la vie embryonnaire : c’est la constitution du stock définitif non renouvelable d’ovogonies issues des CGP, au sein des gonades qui sont alors différenciées.

- Au 5e mois : c’est l’arrêt des mitoses, le stock d’ovogonies est maximal et non renouvelable, 5-7 Millions, on appelle cette réserve la réserve ovarienne d’ovogonies. Ce stock va subir une forte atrésie (dégénérescence).

- Il n’y a plus d’ovogonies au 7e mois.

Les ovogonies entrent en méiose dès le 3e mois de vie embryonnaire (S12), et ce jusqu’au 7e mois ; cohabitation mitose/méiose

Bilan :

• Fin 3SDE (=J21-S8) : multiplication des CGP au sein des gonades indifférenciées

• S8 : les gonades se différencient ; les CGP deviennent ovogonies. On a ensuite une multiplication des ovogonies jusqu’au 5 ème mois du DE

• Au 5ème mois du DE : on a un stock non-renouvelable d’ovogonies

• M3-M7 = entrée en méiose : ovogonies → ovocytes I entourés de cellules folliculaires (phénomène progressif, elles n’entrent pas toutes en méioses en même temps)

2. La méiose

L’ovogonie entre en méiose seulement si elle est entourée de cellules folliculeuses (= devient l’ovocyte I) Début de méiose dès le 3ème mois (= 12ème SDE) de la vie fœtale au sein des gonades :

→ Les ovogonies subissent une folliculogenèse : elles deviennent des ovocytes I et sont entourées de cellules folliculaires et de la membrane de Slavjanski ce qui forme le follicule primordial. C’est seulement au sein de ces follicules primordiaux que les ovocytes I poursuivront leur croissance.

→ Une partie des ovogonies entre en méiose au sein des follicules primordiaux (1 follicule primordial = ovocyte I + 1 couche de cellules folliculeuses) après réplication de l’ADN (2N4C).

→ Au 7ème mois : 1 er blocage de la méiose de l’ovocyte au stade diplotène de la prophase I au sein du follicule primordial (le noyau centré et dictyé est alors appelé vésicule germinative) : Il n’y alors plus d’ovogonies, mais on a un stock d’ovocytes 1 non renouvelable maximal de 5 à 7 millions. La méiose reprend lors de la mise en place de l’axe hypothalamo-hypophysaire (=puberté).

→ Tous les ovocytes ne reprennent pas la méiose.

Entre le 7ème mois de la vie fœtale et la naissance, le stock d’ovocytes I subit une très forte dégénérescence par atrésie (apoptose) :

On passe de 5 - 7 millions d’ovocytes I au 7ème mois, à 1 millions à la naissance : il y a dégénérescence de 80% des cellules.

Entre la naissance et la puberté, la dégénérescence est moins importante : 50% des follicules dégénèrent ; à la puberté, la réserve ovarienne est ainsi constituée de 400 000 ovocytes I.

On dit qu’il y a un chevauchement entre la multiplication des ovogonies et leur entrée en méiose entre le 3e et le 5e mois.

2.1. Blocage en prophase I

L’ovocyte est entouré d’une couche de cellules folliculeuses formant le follicule primordial.

Entre le 5ème et le 7ème mois de la vie fœtale, on observe la formation de jonctions entre les cellules folliculeuses et l’ovocyte via des extensions des cellules folliculeuses. Ces jonctions jouent un rôle dans l’inhibition de la méiose au stade diplotène de la prophase I.

La vésicule germinative témoigne le blocage en prophase I de l’ovocyte (technique pour reconnaitre en clinique l’ovocyte).

Les cellules folliculeuses sécrètent un facteur inhibiteur de la méiose : OMI (Ovocyte Meiosis Inhibitor) qui agit via les AMPc de l’ovocyte (sachant qu’il y a une augmentation du taux d’AMPc au sein de l’ovocyte).

La durée du blocage est plus ou moins longue car la méiose ne reprend qu’en cas d’ovulation (qui commence à la puberté et qui s’arrête à la ménopause).

Reprise de la méiose et blocage en métaphase II

Lors de la puberté, il y a mise en place de l’activité hypothalamo-hypophysaire permettant la mise en place des cycles ovariens. Ceci entraine :

→ Une croissance folliculaire

→ La reprise de la méiose : émission du 1 er globule polaire (N2C) et blocage en métaphase II

→ L’ovulation

Au niveau de l’hypothalamus (chef d’orchestre du système hormonal), la GnRH (hormone relai) est sécrétée et stimule l’hypophyse. A son tour, l’hypophyse sécrète la FSH et la LH (gonadotrophines)

Le pic de LH a lieu 36h avant l’ovulation et provoque la reprise de la méiose 12h avant l’ovulation.

L’ovocyte est bloqué au stade diplotène de la prophase I jusqu’à la mise en marche du cycle ovarien pour pouvoir reprendre sa méiose avant l’ovulation : il peut donc rester bloqué entre 12 et 50 ans ce qui explique que le nombre d’anomalies chromosomiques augmente lorsque l’on s’approche de la ménopause.

A chaque début de cycle, 5 à 10 follicules primordiaux sont sélectionnés (les plus sensibles à la FSH) afin qu’ils puissent rentrer en croissance folliculaire. Ceci annonce le début de la phase folliculaire. → Un seul des follicules primordiaux recrutés au début du cycle va pouvoir devenir un follicule ovulatoire et reprendre sa méiose.

Au cours de la vie d’une femme uniquement 400 ovocytes vont pouvoir être ovulés.

Vous pouvez remarquer qu’au début de la puberté on a 400 000 follicules primordiaux alors que seulement 400 seront potentiellement ovulés.

La rupture des jonctions entre les cellules folliculeuses et l’ovocyte entraine la perte du contact entre les deux types cellulaires et lève l’inhibition de la méiose. Ceci permet la maturation ovocytaire et donc la reprise de la méiose jusqu’au blocage en métaphase II (grâce aux facteurs cytoplasmiques ovocytaires).

A la fin de la 1ère division de méiose, on observe l’émission du 1er globule polaire par l’ovocyte I ce qui entraine la formation de l’ovocyte II bloqué en métaphase II grâce à des facteurs cytoplasmiques. Cette première division dite réductionnelle permet de passer d’une cellule mère diploïde (ovocyte I : 2N4C) à deux cellules filles haploïdes non identiques qui correspondent à

• Un seul ovocyte II (N2C)
• Un premier globule polaire (N2C) il n’a pas de cytoplasme, il est beaucoup plus petit que l’ovocyte II, il sert uniquement à la réduction du matériel génétique. (Remarque : il peut luimême se diviser en deux globules polaires).

a. Maturation et croissance ovocytaire

On a une maturation cytoplasmique et nucléaire :

- Augmentation du diamètre de l’ovocyte : de 50µm dans le follicule primordial à 120µm dans le follicule ovulatoire - Synthèse massive d’ARNm maternel : rôle primordial dans les premières divisions de l’embryon.

- Formation des granules corticaux (provenant du Golgi) qui migrent en périphérie de l’ovocyte en métaphase (futur rôle dans l’imperméabilisation de l’ovocyte II pour éviter une fécondation par plusieurs spermatozoïdes)

- En fin de première division de méiose : la vésicule germinative (le noyau) qui était centrée devient excentrée (dû à l’expulsion du premier globule polaire).

- Emission du 1er globule polaire

- Blocage de la méiose en métaphase II par des facteurs cytoplasmiques ovocytaires

b. Achèvement de la méiose

/!\ La méiose prend fin UNIQUEMENT si l’ovocyte II est fécondé et si le 2ème globule polaire est expulsé.

La méiose II s’achève seulement en cas de fécondation, avec l’entrée du spermatozoïde dans l’ovocyte, c’est-à-dire dès la fusion de la membrane de l’ovocyte II (bloqué en métaphase II, N2C) avec celle du spermatozoïde (NC).

Cette 2ème division de méiose s’achève par l’expulsion du 2 ème globule polaire qui est la seule cellule NC, et la production d’un œuf fécondé à 2 pronoyaux : un pronoyau d’origine maternelle NC, et un d’origine paternelle NC (=2N2C).

Le 2ème globule polaire ne sert qu’à la réduction du matériel génétique (comme le 1er) : c’est la seule cellule contenant NC quantité d’ADN dans l’ovogenèse.

L’ovocyte est une cellule haploïde mais ne contient JAMAIS NC.

1 er globule polaire => N2C

2 ème globule polaire => NC

L’ovogenèse aboutit à la formation d’un ovocyte II et de 2 globules polaires.

3. Dynamique de l’ovogenèse

L’ovogenèse est un processus discontinu (rappel : la spermatogenèse est continue) avec 2 blocages :

→ En prophase I (stade diplotène) durant la vie embryonnaire jusqu’à la puberté

→ En métaphase II à partir de la puberté jusqu’à la fécondation

Il y a une production cyclique (cycle ovarien = 28 jours) à partir de la puberté d’un ovocyte II.

La méiose ne se termine qu’en cas de fécondation (durée complète de l’ovogenèse : 12 à 50 ans).

BILAN :

S3 : multiplication par mitose des cellules germinales primordiales (CGP)

S8 : différenciation des CGP en ovogonies

S8 – 5 ème mois : multiplication des ovogonies par mitose

3 ème mois : entrée des ovogonies en méiose qui deviennent des ovocytes 1 avec blocage en prophase I

5 ème mois : fin des mitoses avec stock maximal d’ovogonies de 5-7 M d’ovogonies

7 ème mois : 7M de follicules primordiaux (ovocyte I + cellules folliculaires), maximum d’ovocytes I bloqués en diplotène de prophase I.

Naissance : 1M de follicules primordiaux

Début de puberté : 400 000 follicules primordiaux

Il y a environ 400 ovulations entre la puberté et la ménopause donc autant de reprises de la méiose et de blocages en métaphase II

L’atrésie est un phénomène majeur : 80% des follicules sont entrés en atrésie à la naissance. Ceux qui reprennent la méiose et ne sont pas fécondés entrent aussi en apoptose.

Au final, plus de 90% des follicules rentrent en apoptose et ne reprennent pas la méiose.

C. LA FOLLICULOGENÈSE

C’est un phénomène plutôt continu. L’évolution des follicules se fait au cours de la maturation ovocytaire. Les follicules sont indispensables à l’ovogenèse.

→ Follicule primordial = follicule de réserve : les cellules folliculaires sont organisées en une seule couche pavimenteuse = cellules aplaties autour d’un ovocyte I bloqué en prophase I, couche elle-même entourée de la membrane de Slavjanski. L’ovocyte I mesure à ce moment-là 50 µm.

→ Follicule primaire : les cellules folliculaires sont organisées en une seule couche de cellules cubiques (qui augmente donc le diamètre du follicule) autour d’un ovocyte I bloqué en prophase I, avec toujours autour la membrane de Slavjanski.

→ Follicule secondaire : les cellules folliculaires sont organisées en plusieurs couches de cellules (qui augmentent encore le diamètre du follicule) autour d’un ovocyte I bloqué en prophase I. A ce stade apparaît aussi la zone pellucide entre l’ovocyte et les cellules folliculaires (rôle : cf. fécondation). La membrane de Slavjanski persiste.

→ Follicule tertiaire (=Antral=cavitaire) : ces follicules entrent dans le cycle ovarien. A ce stade, il y a formation d’une grande cavité liquidienne appelée antrum. Cette grande cavité est le résultat de fusion de plein de petites cavités liquidiennes (issues des sécrétions des cellules folliculeuses) qui étaient présentes au stade de follicule pré-antral. Il y a formation des thèques (qui entourent les cellules folliculaires ; séparées d’elles par la membrane de Slavjanski) qui sécrètent des substances hormonales.

→ Follicules de De Graff = follicule ovulatoire : sur une dizaine de follicules préalablement sélectionnés, un seul follicule par cycle ovulatoire atteint ce stade : au sein de ce follicule on a un ovocyte qui a repris sa méiose et qui est bloqué en métaphase II. Leur diamètre est de 2cm (c’est le plus gros diamètre d’un follicule).

On a une organisation particulière des cellules folliculeuses :

• Corona radiata : couche unique de cellules folliculeuses en contact avec l’ovocyte
• Cumulus Oophorus (=complexe cumulo ovocytaire) : ensemble formé de l’ovocyte entouré de sa zone pellucide et de la corona radiata.
• Granulosa : le reste des cellules folliculeuses. Par-dessus la granulosa on retrouve la thèque interne et la thèque externe (qui est au-dessus de l’interne)

C’est le Cumulus Oophorus qui est expulsé lors de l’ovulation. Visibles pendant la vie embryonnaire

D. L’OVULATION

L’ovulation est la libération du Cumulus Oophorus et donc de l’ovocyte à J14 du cycle menstruel (marque le passage de la phase folliculaire à la phase lutéale du cycle ovarien), sous l’influence d’un pic de LH (36h avant) et de FSH.

Cet ensemble est libéré dans la cavité péritonéale où il va être capté par le pavillon de la trompe utérine.

Remarque : les ovaires sont des formations intra-péritonéales

L’ovulation est contrôlée par des modifications hormonales :

→ Les cellules folliculeuses acquièrent des récepteurs à la LH

→ Inversion du rétrocontrôle de l’œstradiol sur l’axe hypothalamo-hypophysaire : on observe un Pic de LH 36H avant ovulation

→ Reprise de la méiose 12H avant ovulation (soit 24H après le pic de LH)

L’ovocyte expulsé est entouré d’une zone pellucide et de cellules folliculeuses, ce qui forme le cumulus Oophorus

Au départ, les ovaires contiennent majoritairement des follicules primordiaux. Régulièrement une poignée commencent leur croissance : ils vont entrer en atrésie car la puberté n’a pas encore eu lieu donc la maturation n’est pas envisageable. A la puberté le même phénomène a lieu et les follicules entrent en croissance par dizaines mais un seul permettra à l’ovocyte l de reprendre sa méiose car il atteint le stade ovulatoire. Il s’agit du follicule le plus sensible à la FSH, qui permettra la libération du cumulus oophorus.