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La fécondation 1

Définition

Fusion de gamètes haploïdes aboutissant à la formation d’un zygote = ovocyte fécondé : cellule diploïde totipotente à l’origine d’un nouvel individu génétiquement unique La fécondation est un mécanisme progressifs s’intégrant dans un continuum biologique (cela ne se fait pas d’un claquement de doigt) : - Gamétogénèse : formation des spermatozoïdes et de l’ovocyte (- Maturation gamétique : maturation des spermatozoïdes et de l’ovocyte - Etapes de la fécondation - Activation de l’ovocyte ) - Développement embryonnaire précoce

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Pré requis à la fécondation

2.1 La maturation des spermatozoïdes Production dans les testicules au sein des tubes séminifères on compte 74 jours entre le moment où la spermatogonie rentre dans la 1ère division de méiose et le moment où on l’on obtient un spermatozoïde Une fois qu’ils sont dans cette lumière intra testiculaire/intra  gonadique ils sont repris par le rete testis (chambre de recueil) puis les cônes efférents et ces cônes efférents vont être drainés par l’épididyme Passage dans l’épididyme où ils vont transiter  Le transit épendymaire dure 10 jours en moyenne, cela dépend de la fréquence des éjaculations

Fonctions de l’épididyme : - Elle permet l’acquisition de la mobilité des spermatozoïdes - Elle permet des modifications membranaires ● Acquisition des molécules de reconnaissance et de fixation de la zone pellucide (= MEC de glycoprotéines sulfatés qui entoure l’ovocyte) de l’ovocyte pour qu’ils se reconnaissent  ● Réorganisation des lipides membranaires pour stabiliser la membrane  ● Réorganisation des protéines  : masquages des sites de fixations à la zone pellucide par la structure quaternaire des protéines pour que le spermatozoïde soit apte mais réprimé à la fécondation  - Elle permet la résorption aléatoire (des jeunes ou des vieux) des spermatozoïdes non éjaculés car la production continue et il ne faut pas qu’il y ai une augmentation de volume : l’épididyme détruit de manière non sélective/au hasard les spermatozoïdes quelque soit leur qualité Dans le sperme : Le sperme ou plutôt le liquide séminal est sécrété par la prostate et véhiculer dans l’épididyme uniquement au moment de l’éjaculation ฀ pas de stockage du sperme chez l’homme Les spermatozoïdes : - Sont mobiles et non fécondants et exposés au risque oxydatif - Risquent des altérations membranaires et de l’ADN liées au stress oxydatif

-Quittent l’environnement hostile de la cavité vaginale sur le plan immunitaire et du Ph acide pour atteindre le mucus cervical en quelques minutes - Puis migrent par vagues, pendant plusieurs jours vers l’utérus (parcouru en moins de 10 min) et les trompes (jonction utéro-tubaire) La maturation des spermatozoïdes ne se termine que dans les voies  génitales féminines notamment au contact du complexe cumulo-ovocytaire qui entoure l’ovocyte et ce complexe est physiologiquement capté par la trompe

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L’acquisition du pouvoir fécondant

La capacitation des spermatozoïde : Dans le mucus, les voies génitakes et au contact du complexe cumulo-ovocytaire Modification de membranes : - Démasquage des sites de fixations à la zone pellucide (les protéines de revêtement détachées par le pH acide et fixés sur l’albumine ou les GAGs) - Instabilité membranaire : redistribution des protéines et des lipides, perte des stérols - Remaniements des chaines oligosaccharridiques qui interviennent dans les relations avec l’ovocyte. ฀ La membrane est déstabilisée et donc il va pouvoir interagir avec le gamète féminin Modification de mouvement : Mouvement hyperactif : la vitesse  linéaire va être rapide mais peu progressif parce qu’il va balayer l’espace, il va cheminer sur beaucoup  d’espace pour éviter de passer à proximité et avoir un accident de collision avec l’ovocyte = augmenter probabilité d’être au bon endroit, au bon moment

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Anatomie microscopique du spermatozoïde

- Tête ● Noyau ● Vésicule acrosomique mise en place durant la gamétogenèse, d’origine golgienne et qui recouvre en coiffe sous la membrane plasmique les  supérieur du noyau ● Faible volume cytoplasmique : ARNm,  protéine d’activation de l’ovocyte une fois que la fécondation sera bien avancée

- Pièce intermédiaire ● Mitochondrie : source énergétiques

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Ovogenèse - folliculogenèse

Stock folliculaire = réserve ovarienne : nombre de follicule primordiaux (au repos) présents dans les ovaires à un instant donné de la vie Ce stock folliculaire est constitué avant la naissance Ces follicules primordiaux sont : - Constitué d’ovocytes en prophase I au stade diplotène - Entourés de quelques cellules somatiques aplaties : granulosa - Entrée en croissance continue, quotidienne de la vie foetale à la ménopause En moyenne une fille nait avec environ 700 000 follicules à la naissance ( 350 000 dans chaque ovaire) - Vagues de croissance destinées à l’atrésie par apoptose - 30 à 40/ jour à 20 ans - rendement très faible 999/1000 pour l’atrésie aux stades pré antral et antral - 1/1000 pour l’ovulation : croissance folliculaire de 50 microns à 20 000 microns (follicule mature) avec acquisition progressive La folliculogenèse dure 4 à 5 mois entre le début de la croissance et le moment où le follicule sera fécondant

Ovulation : - Le pic d’ stradiol et la progestérone sécrété  par le follicule pré-ovulatoire induit  le pic  de LH  de l’hypophyse C’est l’ovaire qui donne la commande à l’hypophyse, pour finir le travail, l’hypophyse permissive du système. - Le pic du LH permet: ● L’ovulation proprement dite (36h à 40h après son début) beaucoup d’évènement entre le pic de LH et l’ovulation pour terminer maturation ● La poursuite de la maturation de l’ovocyte car le pic de LH va préparer l’ovocyte à être féconder Maturation ovocytaire après le pic de LH : - Nucléaire: reprise méiotique de prophase 1 à métaphase 2 avec expulsion du GP1 (globule polaire) ฀ L’excès d’ADN est rejeté dans le globule polaire (GP1) 2- Cytoplasmique: ● Synthèse enzymatique ● Mise en place de transcrits de l’ARNm : les ARNm messagers sont rangés par zones tout comme les enzymes → Chaque  zone ne recevra pas le même cytoplasme donc destiné embryologique différente prévu avant la fécondation

● Polarisation de l’ovocyte ● Mise en place des granules corticaux ils sont importants pour éviter la polyspermie - Diamètre de 120 microns 3 - Membranaire : mise en place des sites de fusion avec le spermatozoïde Poursuite de l’acquisition de la compétence ovocytire

La rencontre des gamètes : Site de fécondation : tiers externe de la trompe

Les sécrétions hormonales du follicule permettent : - Présence et qualité de la glaire cervicale: ● Colonisation immédiate par les spermatozoïdes  mobiles ● Relargage régulier de spermatozoïdes, migrant  à contre-courant du flux des sécrétions  utéro-tubaires assurant la présence continue de quelques centaines de spermatozoïdes capacités (mobilité hyperactive, membranes déstabilisées) ฀ On a plus de chance de rencontre entre spermatozoïde et ovule si on a plusieurs vagues de spermatozoïde. ● Si pas de contact de l’oeuf, les spermatozoïdes sont détruits par les macrophages du péritoine de la femme - Motilité  et sécrétions tubaires  : captation du complexe cumulo-ovocytaire (dans la trompe système de pression qui permet d’aspirer le flux), création  de l’environnement métabolique adéquat (embryon précoce chemine et ses besoins métaboliques changent donc trompes changent l’environement)

La zone pellucide : - Enveloppe glycoprotéine sécrétée par l’ovocyte (ovocyte l’a crée) - 4 types principaux de glycoprotéines sulfatées : ZP1, ZP2, ZP3, ZP4 trois premières sont connus) - Filaments de ZP2 et ZP3 unis par des ponts de ZP1 (4ième e plus récente mais ps sûre de son rôle )

Étapes de la fécondation : - Migration des spermatozoïdes entre les cellules du cumulus dans la MEC (matrice extracellulaire) - Contact labile (= spermatozoïdes peut toucher zone pellucide et repartir) entre la m  embrane cytoplasmique externe de la ZP - Fixation primaire (définitif) à la zone pellucide : ● système ligand récepteur (identification moléculaire) ● Le ligand est ZP3  ● Le récepteur est présent présent sur la membrane cytoplasmique externe du spermatozoïde ● La fixation  est définitive ● Spécifique d’espèces liées aux chaines  saccharidiques

Conséquence de la fixation primaire du spermatozoïde à la zone pellucide : 4- Déclenchement de la réaction acrosomique: ● Exocytose progressive de la vésicule acrosomique (d’origine golgienne)  ● Exposition de la membrane acrosomique interne ● Participation des glycoprotéines de la ZP à son déclenchement ● Rôle de la progestérone  présente dans le liquide folliculaire et le cumulus (beaucoup de progestérone dans le liquide folliculaire et le cumulus), peut intervenir avant la fixation primaire, parfois dès qu’il traverse le cumulus car il y a de la progestérone dans le liquide folliculaire qui peut enclencher cette réaction acosmique avant sa fixation à la zone pellucide 5- Fixation secondaire : Le spermatozoïde va glisser - Entre la membrane acrosomique interne et ZP2 - Activation de la proacrosine en acrosine permet la traversé de la zone pellucide du spermatozoïde 6- Traversée de la zone pellucide : - Nécessite le mouvement hyperactif du flagelle +++ ฀ processus mécanique (perforer zone pellucide, tourne sur lui même) - Faible action de la lyse des enzymes acrosomiaux ฀ Résultat : Présence d’un spermatozoïde dans l’espace périvitellin (entre ovocyte et zone pellucide, très étroit, quelques microns, en contact avec la membrane plasmique de l’ovocyte)

Fusion gamétique : Site de fusion présent : ligand récepteur - Membrane plasmique ovocytaire (protéine de surface Cd9) - Membrane externe du spermatozoïde (Ag Izumo 1 redistribué dans la zone post-acrosomique lors de la réaction acrosomiale) Fusion entre deux cellules tangentielle et internalisation après immobilisation de la totalité du spermatozoïde qui va couler, le spermatozoïde  devient entièrement immobile (le spermatozoïde chez l’homme rentre en totalité dans l’ovocyte)

Conséquence de la fusion gamétique 8- restauration de la diploïdie et activation de l’ovocyte 9- Activation de l’ovocyte

Par facteurs spermiologiques solubles (phospholipase gamma) responsable de : - Transduction et flux calciques à type d’oscillations

10-Conséquence de l’activation :

Exocytose massive et centrifuge des granules corticaux : prévention de la polyspermie Modification de la membrane plasmique ovocytaire, internalisation  des  sites de fusion de l’ovocyte, on détruit  les sites de fusions une fois que le spermatozoïde a pénétrer au sein de l’ovule

- Modifications enzymatiques de la ZP (ZP3f, ZP2f) devenant inapte à de nouvelles fixations : ZP3  devient ZP3f etc… - Reprise de la méiose : formation et expulsion du GP2 : on externalise du matériel en trop → aucun destinée au GP2 comme au GP1 - Redistribution des organites : Golgi, mitochondries, REL Mouvement du cytosquelette et des microfilaments - Phagocytose : ● Du flagelle ● De la pièce intermédiaire dont la totalité des mitochondries situé d’origine paternelle donc on doit l’intégralité des mitochondries à notre mère, les mitochondries que l’on a sont les filles de celles de l’ovocyte : ADN mitochondriale Conséquences de l’activation 6 à 7 heures : - Décondensation de la chromatine du noyau du spermatozoïde (volume de la tête et volume est de 200%), brins d’ADN vont casser - Réplication de l’ADN - Formation et migration des pronoyaux au centre de la cellule Zygote = uf fécondé au centre de la cellule 2GP et 2 Pronuclei (17h après le contact du spermatozoïde avec la ZP)

Conséquence de la fécondation : - Formation du zygote - Formation du fuseau mitotique à partir du centriole proximal du spermatozoïde, le spermatozoide amène l’ADN et l’atriole Pas de stade à un seul noyau - Syngamie sur la plaque équatoriale sans stade unicellulaire avec un noyau commun...