PRODUCTION ET TRANSPORT DES SPERMATOZOIDES

V. GayrardPhysiologieEcole Nationale Vétérinaire de Toulouse23, chemin des Capelles31076 Toulouse

ECOLENATIONALEVETERINAIRE

T O U L O U S E

PRODUCTION ET TRANSPORT DES SPERMATOZOIDES

I. Aspects cinétiques de la spermatogenèse Cinétique de la spermatogenèse Efficacité de la spermatogenèse

II. Régulation de la spermatogenèse Régulation endocrine de la spermatogenèse Régulation intra-gonadique des fonctions

testiculaires III. Transport des spermatozoïdes

Transport épididymaire Transport dans les voies génitales maternelles

Appareil reproducteur mâle

UrèthreVessieCanal déférentUrèthre prostatiquePubisUrèthre membraneuseDiaphragme urogénitalCorps caverneuxCorps songieuxUrèthre spongieuse

Gland du pénisPrépuceOrifice uréthral externe

PéritoineVésicule séminale

Ampoule du canal déférent

Canal éjaculatoireRectumProstate

Glande bulbo-uréthraleAnus

Bulbe de l’anusEpididyme

TesticuleScrotum

UrèthreVessieCanal déférentUrèthre prostatiquePubisUrèthre membraneuseDiaphragme urogénitalCorps caverneuxCorps songieuxUrèthre spongieuse

Gland du pénisPrépuceOrifice uréthral externe

PéritoineVésicule séminale

Ampoule du canal déférent

Canal éjaculatoireRectumProstate

Glande bulbo-uréthraleAnus

Bulbe de l’anusEpididyme

TesticuleScrotum

Tête de l’épididyme

Canaux efférents

Canal déférent

Rete Testis

Tubes droits

Corps de l’épididyme

Queue de l’épididyme

Cordon spermatique

Vaisseaux sanguins et nerfs

LobuleSeptumTunique albuginée

Tunique vaginaleCavité de la tunique albuginée

Tubes séminifères

Testicules

Les testicules

Poids testicules: âge, saison Localisation testicules: espèce, âge, t° Cryptorchidie Début méiose: puberté Processus complexe, cyclique

Moment de la migration gonadique

Taureau 24eme semaine de la gestation

Bélier 12eme semaine de la gestation

Verrat 10eme semaine de la gestation

Etalon Aux environs de la naissance ; Le testicule reste parfois jusqu'à l’âge d’1

ancoincé dans le bas du trajet inguinal

Chien Entre la 6è et la 10è semaine après la naissance

Chat Aux environs de la 3eme semaine après la naissance

Différenciation sexuelle du système reproducteur

Tube séminifère

Cellule de Sertoli

Cellules interstitielles

Testostérone

Cellules de LeydigTestostérone Testostérone

Testostérone

Testostérone

Insl3

Insl3

5-réductase

5-réductase

DHT DHT DHT

DHT

AMH (hormone anti-mullérienne)Régression des

canaux de Müller

Masculinisation du système reproducteur interne (canaux de Wolff)

Masculinisation de l’appareil génital externe et de la

prostate

Masculinisation du cerveau

Développement du gubernaculum et descente des

testicules dans le scrotum

Masculinisation des tissus corporels

Insl3: Insulin like factor 3DHT: dihydrotestostérone

Les testicules: effet saison

Extrémité du canal inguinal

Cordon spermatique

Canal déférentFibres du système nerveux autonomePlexus paminiforme des veines testiculairesArtère testiculaire

Epididyme

Tunique vaginale

Tunique albuginée

Fascia interne spermatique

Muscle interne oblique Muscle externe oblique

Ligament suspenseur du pénis

Pénis (coupe)

Septum médian du scrotum

Muscle crémaster

Fascia externe spermatique

Fascia superficiel contenant le Scrotum muscle

dartosPeau

Thermorégulation

Spermatogonie

Spermatogonie

MitoseCroissanceEntrée en méiose IFin de la méiose I

Méiose II

Sp

erm

ato

genèse

Sp

erm

iogenèse

Méio

se Déplacement

Spermatocyte primaire

Spermatocyte secondaire

Spermatide

Spermatide

Spermatozoïde

Lame basale

Cellule fille type A

Cellule fille type B

Cytoplasme decellules de Sertoli

Jonction serrées entre des cellules de Sertoli

Cellules de Sertoli

Pont cytoplasmiqueLumière

des tubes séminifères

Com

part

iment

basa

lC

om

part

iment

adlu

min

al

Spermatogenèse

Spermatides

Spermatocyte primaire

Spermatogonie

Membrane basale

Cellule de Leydig

Vaisseau sanguin

Architecture tubulaire

Cellules de Sertoli Jonctions serrées: barrière sang-

testicule Source de nutriments pour les

cellules en division Rôle dans le déplacement des

cellules en division vers la lumière

Sécrétion du fluide testiculaire: transport des spermatozoïdes

Production de médiateurs chimiques qui participent à la régulation de la spermatogenèse

Appareil de Golgi

Acrosome

Noyau du spermatide

Centrioles

Mitochondrie Acrosom

eNoyau

MicrotubulesFlagelle

Cytoplasme en excès

Pièce intermédiaire

Tête

Queue

Spermiogenèse: spermatides-spermatozoïdes

Réorganisation noyau: Elongation nucléaire

Mise en place de l ’acrosome Migration vésicules golgiennes

Assemblage des structures de la queue

La spermatogenèse: vagues mitotiques progressant selon un trajet hélicoïdal

CINETIQUE SPERMATOGENESE

Production continue spermatozoïdes Renouvellement cellules souche

(spermatogonies Ao) Durée spermatogenèse variable selon

espèce Entrée synchrone en spermatogenèse

associations cellules Evolution chronologique des associations

cellulaires=cycle de l’épithélium séminal

Espèces Cycle de l’épithélium séminalSpermatogenèse

Hamster 8.7 35

Souris 8.8 35

Macaque 10.5 42

Lapin 10.5 51.8

Rat 13.3 53.2

Homme 16 74

Spermatogenèse (durée en jours)

Chien 13.6 54.4

Cinétique de la spermatogenèse

Stratification paroi TS: 4-5 générations cellules (homme) Associations cellulaires de

composition constante=stade Succession chronologique stades

associations cellulaires Onde spermatogénétique

Onde spermatogénétique

Espèce

Verrat

Taureau

Bélier

Etalon

Chat

Chien

Lapin

Age (mois)

5-8

12-14

6-8

20-24

9

10-12

4-12

Vol éjaculat (ml)

200-250

3-5

0.3-1

50-100

0.01-0.3

2-25

0.4-0.6

Conc sperm

(108/mL)

0.1-0.2

0.8-1.2

1.2-2

0.1-1.5

1.5-28

0.6-5.4

0.5-3.5

Efficacité de la spermatogenèse

Efficacité de la spermatogenèseEspèce Age

pubertéPoids du corps (kg)

Poids des 2 testicules (g)

Prod/j (109)

Prod/j/g testicule (106)

Nombre de sperm/éjaculat (106)

Homme 12-13 ans 70 40 0.2 5 200

Taureau 9-12 mois 1200 800 7.5 12 6000

Etalon 13-24 mois

1000 340 5.3 16 7000

Bélier 112-185j 100 500 9.5 21 4000

Verrat 5-8 mois 200 720 16.2 23 15000

Rhésus 3 ans 12 70 1.1 23 400

Rat 40-50j 0.3 4 0.086 23 58

Hamster 6-8 sem 0.15 4 0.074 24 80

Lapin 6-7 mois 4 6 0.016 25 120

Contrôle endocrinien spermatogenèse

Hypophysectomie Immunisation contre le GnRH

Inhibition spermatogenèse Administration testostérone

Rétablissement spermatogenèse

Rôle essentiel de la testostérone

Contrôle endocrinien de la spermatogenèse Testostérone: initiation et maintien

spermatogenèse FSH: Initiation spermatogenèse puberté Testostérone et FSH

Effet via cellules de Sertoli Suppression T

Apoptose cellules germinales Testostérone: facteurs survie cellulaire

FSH

Cellule de Sertoli Cellule de Leydig

LH+ +

ABP Testostérone (T)Liaison spécifique

Concentrations testiculaires T

ABP: Androgen-Binding Protein

+ +

Spermatogenèse

Contrôle endocrinien de la spermatogenèse

FSH + cellules de Sertoli• estradiol• inhibine• ABP• Jonctions serrées (TJ)

FSH + cellules de Sertoli• estradiol• inhibine• ABP• Jonctions serrées (TJ)

Hypothalamus

GnRHGnRH

E2E2

InhibineInhibine

ABPABP

Cellule de Sertoli

Cellule de Sertoli

Cellules de Leydig

Cellules de Leydig

Tube séminifèreTube séminifère

Ant.Hypophyse

FSHFSHLHLH

Rétrocontrôle négatif de E2 et de l’inhibine

Cellulesgerminales

Cellulesgerminales

TT

ABP+T

ABP+T

Rétrocontrôle négatif des androgènes

Rétrocontrôle négatif des androgènes

TJTJ

REGULATION INTRA-GONADIQUE

Interactions cellules de Sertoli-cellules germinales Rôle cellules Sertoli/cellules germinales

Protecteur Nourricier Migration, phagocytose Production liquide interstitiel Synthèses protéines: inhibine (-), activine (+),

TGF- (-)

Espèce

Homme

Etalon

Bélier

Taureau

Porc

Tête

1-2.5

1

1

2

3

Corps

0.5

1.5

3

2

2

Queue

5

6

8

10

4-9

Durée totale

1-12

7.5-10

13

14

9.14

Transport épididymaire spermatozoïdes (jours)

Transport spermatozoïdes

Epididyme: Transport, survie (queue) et maturation

spermatozoïdes Maturation épididymaire:

Acquisition de la mobilité fléchante Acquisition de l ’aptitude à se fixer à la ZP Acquisition de l ’aptitude à féconder et

assurer un développement normal

RAPPROCHEMENT ET TRANSPORT DES GAMETES

Rencontre des gamètes: ampoule

Transport gamète femelle: ovocyte II ovulé

Gamète mâle: lieu de dépôt, motilité, contractions utérines, obstacles

Site d ’éjaculation

Vagin

Vagin

Utérus

Cervix, utérus

Caractéristiquessperme

Légère coagulation

Concentration élevée

Volume important,distension cervix

Volume important,rétention pénis

Espèce

Homme, lapin,

Taureau, bélier

Etalon

Chien, verrat

Site éjaculation et stratégies

Lieu de dépôt du sperme

Espèce

Nb de

spermatozoïdes par éjaculat

Site du dépôt

Nb de

spermatozoïdes dans l'ampoule

Souris 50.000.000 utérus <100 Rat 58.000.000 utérus 500 Cobaye 80.000.000 vagin+utérus 25-50 Lapin 280.000.000 vagin 250-500 Furet - utérus 18-1600 Chien 18.000.000.000 vagin Chat - vagin Taureau 3.000.000.000 vagin <100 Etalon 9.000.000.000 utérus Bélier 1.000.000.000 vagin 600-700 Verrat 8.000.000.000 utérus 1.000-5.000 Homme 280.000.000 vagin 200

RAPPROCHEMENT ET TRANSPORT DES GAMETES

Col de l’utérus

TRANSPORT DES GAMETES MALES

Phase transit rapide (qq min) suivie transit lent (plusieurs h)

Motilité propre Obstacles: col de l ’utérus, jonction

utéro-tubaire Pertes: phagocytose, reflux Viscosité du mucus cervical Contractions myomètre

Durée transport spermatozoïdes

Vache

Brebis

Lapine

Truie

Ratte

8 h

6 h

4-6 h

5 h

1 h

Transport des spermatozoïdes

%

Pro

pagati

on

0

50

80

Heures0-24

24

Taux de conception (%)

descendantes

ascendantes

OV

0

100

Capacitation

Spermatozoïde éjaculé dans le plasma séminal (sécrétions glandes annexes): pas de capacité à féconder

Nécessité séjour dans voies génitales femelles

Capacitation=changements pour acquérir capacité à féconder

Durée: 6-8 h Survie dans voies génitales femelles: 6-12 h

(rat) à 135j (chauve-souris)

Rôle des sécrétions utérines

Capacitation (durée variable) Volume maximal au moment oestrus Enzymes protéolytiques: élimination

composés surface Esterases, osidases: fourniture

composés faible p.m.

Rôle des trompes utérines

Jonction utéro-tubaire: limite nombre de spermatozoïdes entrant dans les trompes utérines

Immobilisation spermatozoïdes dans isthme (mucus visqueux): stockage et survie spermatozoïdes

Activation spermatozoïdes dans ampoule

Conclusion

Spermatogenèse: processus complexe, continu

Efficacité de la spermatogenèse Transport des spermatozoïdes Rôle des sécrétions utérines