La fécondation - Cours de PACES. PDF

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Cours de PACES....

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La fécondation Elle correspond à la fusion d'un spermatozoïde et d'un ovocyte II (2 gamètes haploïdes). La fusion se fait entre deux cellules diploïdes totipotentes appelées zygote ou oeuf fécondé. Des cellules totipotentes sont des cellules capable d'exprimer tout le programme génétique. Des étapes préliminaires sont nécessaires à la fécondation. Les spermatozoïdes doivent transiter dans les voies génitales féminines et subissent des transformations pour les rendre apte à reconnaître et traverser la zone pellucide. I) Le transit des spermatozoïdes dans les voies génitales féminines. En traversant l'épididyme les spermatozoïdes ont acquis leur mobilité mais perdu leur pouvoir fécondant au moment de la décapacitation. Lors du transit dans les voies génitales féminines, dles spermatozoïdes sont recapacités et capables de rendre l'ovocyte fécondable. Pendant leur ascension vers le tronc?? ils rencontrent des barrières physiologiques facilitant ou entravant leur progression. Ces barrières permettent de réguler le nombre de spermatozoïdes déposés dans le vagin (100 ou 200 arrivent à la fécondation). 1. Le franchissement du canal cervical Pendant leur transit dans le canal cervical, beaucoup de spermatozoïdes sont retenus dans les cryptes glandulaires. Trois facteurs sont impliqués dans le passage des spermatozoïdes au niveau du canal cervical : la mobilité des spermatozoïdes, la structure et la composition du mucus ou glaire cervicale, et, l'activité musculaire du vagin et de l'utérus. Le mucus cervical est la 1ére barrière physiologique que rencontrent les spermatozoïdes. Au moment de l'ovulation le mucus est abondant et fluide favorise le passage de quelque million de spermatozoïdes dans le canal cervical. Les spermatozoïdes non sélectionnés par le mucus sont détruits par le pH acide du vagin. 2. La traversée de la cavité utérine et des trompes Au moment de l'ovulation le péristalisme utérin (ou contractions rapides de la cavité musculaire de l'utérus) assure le transport rapide des spermatozoïdes vers l'ampoule tubaire. Le péristalisme utérin est sous le contrôle de l'œstradiol, l'œstrogène et aussi de l'ocytocine. Des quelques millions de spermatozoïdes parvenus dans la cavité utérine, seulement quelques milliers iront jusqu'aux trompes. La glande utérine est la 2ième barrière sélective. Un grand nombre de spermatozoïdes restent captifs dans la glande utérine ce qui constitue une réserve de spermatozoïdes et donc permet d'entretenir un flux constant de spermatozoïdes au niveau des trompes. Ce flux est entretenu par les battements des cils et la contraction tubaire. Dans les trompes il y a deux nouvelles barrières : la jonction utérotubaire et la jonction isthmique. Grâce à leur flagelle, les spermatozoïdes remontent le quart de la trompe et entrainent le liquide tubaire vers l'utérus. Quelques centaines de spermatozoïdes arrivent au niveau de l'ampoule tubaire (lieu fécond), les spermatozoïdes entourent rapidement l'ovocyte. 3. La capacitation des spermatozoïdes Les spermatozoïdes émis lors de l'éjaculation sont incapables de franchir la membrane de l'ovocyte, de le féconder et de traverser la zone pellucide. L'aptitude à féconder dépend de la capacité de l'ovocyte à la capacitation. La traversée dans le tractus génital féminin élimine le plasma séminal de la surface des spermatozoïdes. Les modifications pendant ce séjour sont désignées par le terme de capacitation.

Chez l'être humain elle a une durée de 5h. Cette capacitation se manifeste par des modifications importantes de la membrane plasmiqu du spermatozoïde qui sont une désorganisation de la double couche phospholipidique, une perte des molécules de décapacitation et une hyperpolarisation de la membrane plasmique provoquée par l'ouverture des canaux calciques. Ces modifications provoquent une élévation de la concentration intra cellulaire en calcium et une élévation du pH intra cellulaire. Elles provoquent aussi un changement de la mobilité des spermatozoïdes traduit par une augmentation de l'amplitude des battements flagellaire et une modification de la trajectoire. Le spermatozoïde est hypermobile, c'est-à-dire fléchant. Ils peuvent ainsi remonter les voies génitales féminines et atteindre le lieu fécond.

II) La fécondation. La rencontre des gamètes se fait dans le tiers externe d'une des deux trompes. La fécondation c'est la fusion d'un spermatozoïde et d'un ovocyte II. L'ovocyte est bloqué en métaphase II et est entouré par la zone pellucide, le cumulus oophorus et la corona radiata. Pour fusionner avec l'ovocyte, le spermatozoïde doit traverser le cumulus oophorus et la corona radiata et reconnaître la zone pellucide, s'y fixer et enfin traverser la membrane plasmique de l'ovocyte. 1. La traversée des cellules de la granulosa Grâce à la hyaluronidase et GP1 lié à la membrane plasmique des spermatozoïdes les cellules de la granulosa sont dissociées et traversées par quelques spermatozoïdes fléchant. 2. La liaison à la zone pellucide La zone pellucide est un réseau de 3 filaments de 3 glycoprotéines élaborées par l'ovocyte et les cellules de la corona radiata. Elle facilite la migration tubaire et sert aussi de barrière d'espèce, c'està-dire qu'elle interdit la fécondation croisée et permet au sein d'une même espèce la liaison d'un spermatozoïde via ZP3. La partie intérieur de la membrane plasmique du spermatozoïde (celle qui recouvre l'acrosome) contient des récepteurs à ZP3 et permet donc la liaison spermatozoïde-zone pellucide via ZP3. Cette liaison est réversible. La reconnaissance de ZP3 par le spermatozoïde déclenche la réaction acrosomique. La progestérone sécrétée par les cellules de la corona radiata représente un important co-facteur pour le déclenchement de la réaction acrosomique. Cette réaction se traduit par la fusion des membrane plasmique du spermatozoïde et de la membrane externe de l'acrosome en de multiples zones. Aux zones de fusion les membranes se résorbent. Les résidus des membranes plasmique sont éliminés pour former des vésicules membranaires. La résorption des membranes expose la membrane interne de l'acrosome au contact de la zone pellucide. Le contenu de l'acrosome est éliminé par exocytose. L'exocytose s'accompagne de mouvements de calcium et de potassium, d'une élévation du pH intra cellulaire, d'un morcellement de la gaine mitochondriale et d'un dégagement de chaleur. A la fin la membrane interne de l'acrosome est directement exposé au milieu extérieur à la place de la granulosa. Des molécules portées par la membrane interne de l'acrosome servent de ligants à ZP2. Celle liaison est irréversible. Les enzymes protéolytiques libérés de l'acrosome (comme l'acrosine et la hyaluronidase) assurent une digestion partielle de la zone pellucide et permettent aux spermatozoïdes de la traverser. 3. L'entrée du spermatozoïde dans l'ovocyte Le 1er spermatozoïde qui a traversé la zone pellucide pénètre dans l'espace péri-vitellin et fusionne

avec l'ovocyte. Le spermatozoïde s'immobilise en position tangentielle au contact de la membrane plasmique de l'ovocyte et par la membrane plasmique de la région équatoriale de la tête du spermatozoïde, le spermatozoïde fusionne avec la membrane de l'ovocyte. La fusion des membrane plasmique se fait grâce à la liaison entre des molécules de la membrane plasmique de la tête du spermatozoïde et des récepteurs de la membrane plasmique ovocytaire. Une fois la fusion des membranes achevée, le spermatozoïde entre dans le cytoplasme de l'ovocyte. L'entrée du spermatozoïde dans l'ovocyte entraine une augmentation de concentration du calcium intra-ovocytaire. Cela entraine deux conséquences majeures : le déclenchement de la réaction corticale et l'activation de l'ovocyte. 4. La réaction corticale Des enzymes lysosomiales libérées par les granules corticaux de l'ovocyte restructurent les glycoprotéines sulfatées de la zone pellucide. Ainsi ZP3 est modifié et devient inapte à fixer de nouveaux spermatozoïdes, ZP2 est clivé et ZP1 est dégradé. Cette restructuration des glycoprotéines évite la polyspermie. 5. L'activation du zygote L'ovocyte est toujours bloqué en métaphase . Au moment de la fécondation l'ovocyte est bloqué en métaphase de 2ième division de méiose. Cet arrêt est sous la dépendance du MPF et du CSF. Le CFS stabilise le MPF. Or CSF est sensible au taux de calcium intra-ovocytaire. Ainsi l'augmentation du taux de calcium dans le cytoplasme de l'ovocyte est une conséquence de l'entrée du spermatozoïde dans l'ovocyte et se traduit par l'inhibition de CSF, la dégradation du MPF et la reprise de la méiose. L'achèvement de M2 aboutit à la formation de deux cellules filles de tailles inégales. La 1ère correspond à l'ovule, il conserve la totalité du cytoplasme de l'ovocyte II. La 2ème correspond au globule polaire qui reçoit une petite quantité de cytoplasme. Ainsi l'ovule et le globule polaire sont deux cellules qui contiennent 23 chromosomes à une chromatide seule. Dans le cytoplasme de l'ovocyte, la tête du spermatozoïde se détache du corps du spermatozoïde, la membrane nucléaire du spermatozoïde se fragmente. Cette fragmentation est suivie de la décondensation de la chromatine spermatique, les protamines sont libérées et remplacées par des histones élaborées par l'ovocyte. Cette décondensation est induite par des facteurs cytoplasmiques ovocytaires. Une enveloppe nucléaire se reconstitue autour de la chromatine masculine et féminine. Ceci forme les pro-noyau ou pro-nucléismâles et femelles. Chaque pro-nucéis migre de sa position sous corticale vers le centre du cytoplasme de façon à devenir adjacent à son partenaire. Pendant ce temps chaque cellule haploïde synthétise son ADN. Les membranes pro-nucléaire qui entourent les chromosomes dupliqués se fragmentent. Le fuseau mitotique se constitue. Il se met en place à partir du centriol proximal du spermatozoïde. En effet ce centriol proximal se duplique et le fuseau mitotique se met en place. Les membranes des pro-noyaux se fragmentent, les chromosomes dupliqués de chacun des lots paternel et maternel se divisent en plaque équatoriale. La métaphase de 1ère division de segmentation de l'œuf peut se produire. La réunion sur la plaque équatoriale des chromosomes d'origine paternel et maternel s'appelle la syngamie.

III) Les conséquences de la fécondation. La fécondation entraine la reconstitution du nombre diploïde de chromosomes (c'est l'amphimixis), la formation d'un nouveau génome différent de celui du père comme de celui de la mère. Ce nouveaux

génome est modulé par le phénomène épigénétique comme l'empreinte génomique et l'inactivation de l'X, l'établissement du sexe génétique du zygote. Il est déterminé par la nature du chromosome sexuel X ou Y apporté par le spermatozoïde. 1. L'empreinte génomique (ou empreinte parentale) Elle correspond à l'expression différentielle de génomes d'origine paternel et maternel. En effet, tout au long du développement pré-natal et après la naissance, une partie du matériel génétique réunie par la fécondation conserve la mémoire de son origine maternel et paternel et s'exprime d'une façon sélective. Classiquement les gènes représentent une copie (= allèle) maternel et une copie paternel et on a une expression équivalente ou biallélique. L'empreinte parentale module cette expression des gènes. Ainsi les gènes soumi à l'empreinte se caractérisent par l'expression d'un allèle (monoallélique) selon l'expression maternel ou parternel. L'empreinte génomique persiste tout au long de la vie et est effacée pendant la gamétogenèse et est rétablit à la fécondation. 2. L'inactivation du chromosome X Chez les individus de sexe féminin, l'inactivation de l'un des 2 chromosomes X est un mécanisme de régulation coordonné qui survient aux cours de la 2ème semaine de développement et qui assure entre les deux sexes l'équivalence quantitative des gènes. La quasi totalité des gènes d'un des deux chromosomes est réprimé. L'inactivation de X initié par le centre d'inactivation est localisé en Xq13. Ce centre d'inactivation contient le gène Xist exprimé par l'X inactif. L'inactivation de l'X est stable pour une cellule somatique donnée, la lignée cellulaire issue d'une cellule inactive de même X que la cellule mère. Dans les cellules somatiques, quelques soit le nombre de chromosomes X présents, un seul X reste actif. Le ou les chromosomes X inactivés se condense et sont visible dans le noyau interphasique sous forme d'un petit amas cellulaire situé contre l'enveloppe nucléaire appelé corpuscule de Barr (visible en micro-optique). L'inactivation du X est aléatoire dans la cellule embryonnaire. Elle touche indifféremment le X d'origine paternel ou maternel alors que dans la cellule extra-embryonnaire l'inactivation est soumise à l'empreinte et touche préférentiellement l'X paternel. La réaction de l'X survient dans les cellules germinales au moemnt de la gamétogenèse. 3. L'expression du génome zygotique La réserve d'ARNm et de protéine constituées au cours de l'ovogenèse, c'est le transcrit maternel. Le zygote dispose de tout l'appareil de traduction pour synthétiser les protéines mais l'action de transcription du génome zygotique débute qu'après la dégradation des transcrits maternels. Les passages aux contrôles zygotique de la transcription de nouveaux génome se fait après épuisement d'une transcription maternel qui code pour une protéine indispensable à l'initiation d'une phase du cycle cellulaire.

IV) Généralité sur la durée d'une grossesse. 1. La durée d'une grossesse Une grossesse dure environ 280 jours à 12 jours près. Comme la date de l'ovulation n'est pas fixe la grossesse se compte en semaine d'aménorrhée pour

l'obstétricien et l'échographiste et en semaine de développement pour embryologiste. Il y a donc décalage de 15 jours soit 2 semaines entre ces deux modes de comptages. (semaines d'aménorrhée : SA) 2. Le calendrier échographique La législation française prévoit 7 examens obligatoires dont 3 échographies. La 1ère se fait entre la 11ième et la 12ième SA. Elle permet de savoir si la grossesse est mono ou multi embryonnaire, de dater la grossesse à 3 jours près, de visualiser les mouvements de l'embryon, l'activité cardiaque, de mesurer la clarté nucale qui est un élément clé pour le dépistage de la trisomie 21. Le risque est proportionnel à l'épaisseur de la clarté nucale. Une clarté nucale épaissit est un indice d'une anomalie chromosomique possible à confronter aux antécédents maternels et conduis à procéder à des examens complémentaires comme la recherche de marqueurs sériques maternel et/ou la réalisation d'un caryotype de cellules fœtales. La deuxième se fait environ à la 22ième SA. Elle apporte un renseignement sur la croissance et la morphologie fœtale, on recherche s'il y a des malformations cardiaque, encéphalique, génitale, urinaire, des membres et de la face. On observe la croissance du fœtus et l'appréciation précise de l'âge gestationnaire évalué par la mesure du diamètre céphalique et la longueur de certains os. Cette échographie permet aussi de déterminer le sexe du fœtus. La 3ième s'effectue à la 32ième SA. Elle informe sur la croissance et la vitalité foetale, le volume du liquide amniotique et la position du placenta....