Gamétogenèse: Ovogenèse et Spermatogenèse

GAMÉTOGENÈSE : Ovogenèse et Spermatogenèse

I) Généralités

• Il existe deux lignées cellulaires: cellules germinales (gamètes) et cellules somatiques.

• Gonades : Ovaires (femme), Testicules (homme).

• Gamètes :Ovocytes (femme), Spermatozoïdes (homme). Ces cellules sont haploïdes (n chromosomes) et capables de fécondation.

• Gamétogenèse : Processus de maturation cellulaire des gamètes.

  • Objectifs :

    1. Réduction de moitié du nombre de chromosomes (méiose).

    2. Acquisition de structure et fonction spécifiques pour la fécondation.

  • Méiose : Deux divisions

    • 1ère division réductionnelle : Passage de diploïde (2n) à haploïde (n). Séparation des chromosomes homologues.

    • 2ème division équationnelle : Séparation des chromatides de chaque chromosome.

  • Exemple caryotype :

    • Femme (46,XX) gamètes (23,X).

    • Homme (46,XY) gamètes (23,X) et (23,Y). Le père détermine le sexe de l'enfant.

II) Les cellules germinales primordiales (stade indifférencié)

• Apparaissent à la semaine dans le mésoblaste extra-embryonnaire (paroi vésicule vitelline).

• Caractéristiques : Grandes, migratoires (vers l'intérieur de l'embryon), prolifératives (mitoses).

• Migration : Vers les crêtes génitales (gonades indifférenciées) à la semaine.

• Impact de l'arrivée : Prolifération de l'épithélium cœlomique formant les cordons sexuels primitifs (futures cellules folliculaires/de Sertoli).

• Différenciation :

  • Femme : Gonocytes Ovogonies (diploïdes).

  • Homme : Gonocytes Spermatogonies (diploïdes).

• Pathologie : Arrêt de migration ou implantation inadéquate des gonocytes peut formerdes tératomes (tumeurs bénignes pluripotentes).

• Stade indifférencié : Jusqu'à la semaine.

III) L'ovogenèse

1) L'appareil génital féminin

• Comprend : Ovaires, voies génitales, organes génitaux externes, glandes mammaires.

• Rôle : Reproduction, sous contrôle hormonal.

a) Les ovaires

• Lieu de croissance et maturation des gamètes féminins.

• Sécrétion d'hormones féminines (œstrogènes, progestérone).

• Recouverts d'une albuginée et d'un épithéliumgerminatif.

• Deux zones :

  • Cortex ovarien (périphérique) : Contient les cellules germinales.

  • Médullaire (profonde) : Recevoir les vaisseaux sanguins.

b) Les voies génitales

• Trompes utérines (de Fallope) : Conduits musculaires.

  • Quatre portions : Pavillon (infundibulum avec franges), Ampoule (renflement), Isthme (rétrécissement), Portion intramurale.

  • Muqueuse : Cellules ciliées pour le transport de l'ovocyte.

• Utérus : Organe de développement embryonnaire et fœtal.

  • Trois parties : Fond, corps, col.

  • Trois couches :

    1. Musculeuse (myomètre) : Épaisse, contractions pour l'accouchement.

    2. Endomètre (muqueuse interne) : Subit des modifications cycliques pourla nidation.

       • Couche superficielle : Zone fonctionnelle (éliminée lors des menstruations).

       • Couche profonde : Zone résiduelle (reconstitution de l'endomètre).

    3. Séreuse (péritoine, externe).

• Vagin : Trois couches (adventice, musculeuse, muqueuse).

2) L'ovogenèse avant la naissance

• De la semaineau mois : Les ovogonies se multiplient par mitoses.

  • Stock maximal : 5 à 7 millions d'ovogonies (non renouvelable).

  • Les ovogonies entament la méiose et deviennentdes ovocytes primaires (ovocytes 1).

• Ovocytes 1 : Toujours diploïdes. Entourés de cellules folliculaires aplaties pour former le follicule primordial.

• Blocage de la méiose : Les ovocytes 1 sont bloqués en prophase 1, persistant jusqu'à la pré-ovulation.

• Stock à la naissance : Environ 1 million de follicules primordiaux.

• Pas de formation de nouveaux ovocytes 1 après la naissance.

• Période de quiescence jusqu'à la puberté.

3) L'ovogenèse de la puberté jusqu'à la ménopause

• Reprise de la maturation : À partir de la puberté, par vagues discontinues, sous l'influence de l'axe hypothalamo-hypophysaire.

• Chaque cycle : Une centaine d'ovocytes 1 reprennent leur maturation, mais un seul aboutit à un ovocyte 2.

• Avant l'ovulation : Ovocyte 1 termine la 1ère division méiotique.

  • Production de :

    • Ovocyte 2 (haploïde, majeure partie ducytoplasme).

    • 1er globule polaire (haploïde, petit, non fonctionnel).

• À l'ovulation : Ovocyte 2 débute la 2ème division méiotique et est bloqué en métaphase 2.

• Achèvement de la méiose : Uniquement en cas de fécondation (forme un zygote et un 2ème globule polaire).

• Sur 400 000ovocytes à la puberté, environ 400 seulement atteindront l'ovulation.

4) Le cycle ovarien

a) Avant l'ovulation

• Folliculogenèse : Maturation des follicules, concomitante à l'ovogenèse, sous dépendance hormonale.

• Types de follicules :

  1. Follicule primordial : Ovocyte 1 entouré d'une couche de cellules folliculaires aplaties.

  2. Follicule primaire : Ovocyte1 entouré de cellules folliculaires cubiques (cellules de la granulosa) avec récepteurs à la FSH.

  3. Follicule secondaire (pré-antral) : Plusieurs couches de cellules granulaires entourant l'ovocyte. Apparition de la zone pellucide (protéines ZP1, ZP2, ZP3) et début de différenciation des thèques (stroma ovarien).

  4. Follicule tertiaire (cavitaires ou antral) :

     • Apparitionde l'antrum (cavité remplie de liquide folliculaire).

     • Les cellules du stroma ovarien deviennent thèques internes (récepteurs à la LH, sécrétion d'androgènes) et thèques externes.

     • Collaboration thèque interne/granulosa : Androgènes convertis en œstrogènes par l'aromatase des cellules granulosa.

  5. Follicule préovulatoire de De Graaf : Énorme (20 mm).

     • Ovocyte 1 termine sa1ère division méiotique ovocyte 2 et 1er globule polaire.

     • L'antrum est maximal, ovocyte positionné dans le cumulus oophorus (futur corona radiata à l'ovulation).

b) À l'ovulation

• Ovulation : Expulsion par un follicule mature de De Graaf de l'ovocyte 2 bloqué en métaphase 2.

• L'ovocyte 2 est entouré de la zone pellucide et de la corona radiata (cellules de la granulosa).

c) Après l'ovulation

• Le follicule rompu se transforme en corps jaune progestatif (glande endocrine provisoire).

  • Cellules de la thèque interne petites cellules lutéales (sécrètent progestérone).

  • Cellules de la granulosa grandes cellules lutéales (sécrètent œstrogènes).

• Devenir du corps jaune :

  • Avec fécondation : Devient corps jaune de gestation (sous influence HCG).

  • Sans fécondation : Dégénère (lutéolyse) corpus albicans, arrêt hormonal, déclenche les règles.

d) Dynamique de la folliculogenèse

• Croissance folliculaire continue de la puberté à la ménopause, gère le capital de follicules primordiaux.

• Deux alternatives pour un follicule en maturation :

  1. Devient le follicule ovulatoire unique.

  2. Dégénère (atrésie).

e) Mécanismes de l'ovulation

• Trois phases :

  1. Recrutement : Groupe de follicules primordiaux quitte la réserve (induit par FSH).

     • Un follicule nécessite 3 mois d'imprégnation à la FSH pour le recrutement et 65 jours pour l'antrum.

  2. Sélection : Choix du follicule dominant (le plus gros, le plus réceptif à la FSH, >10 mm à J6).

     • Le follicule dominant produit de la FRP (protéine régulatrice folliculaire) pour inhiber les autres follicules.

  3. Atrésie : Dégénérescence de la majorité des autres follicules par apoptose.

     • Seuls 400 sur400 000 deviennent ovulatoires.

     • À la ménopause, les ovaires deviennent quiescents.

5) La régulation hormonale du cycle ovarien

• Hormones :

  • Gonadotrophines (hypophysaires, sous contrôle hypothalamique) : GnRH, FSH, LH.

  • Stéroïdes (ovariennes) : Œstrogènes, Progestérone.

• Axe hypothalamo-hypophyso-gonadique :

  • Hypothalamus : Sécrète GnRH pulsatile.

  • Hypophyse : Sécrète FSH et LH en réponse à la GnRH.

• Phases du cycle ovarien (28 jours) :

  • Phase folliculaire (J1 à J14) :

    • Pic de FSH (stimule la croissance folliculaire).

    • Follicules produisent des œstrogènes (croissants avec le follicule dominant).

    • Pic d'œstrogènes induit un pic de LH (décharge ovulante), ainsi qu'un petit pic de FSH.

    • Le pic de LH provoque l'ovulation.

  • Phase lutéale (J14 à J28) :

    • Corps jaune produit œstrogènes et progestérone.

    • Ces hormones exercent un rétrocontrôle négatif sur l'hypothalamus et l'hypophyse (blocage de FSH/LH).

• Cycle utérin (menstruel) : L'endomètre subit des modifications.

  • Phase menstruelle (J1 à J4-5) : Chute hormonale (progestérone/œstrogènes) élimination de la couche fonctionnelle de l'endomètre par nécrose ischémique (règles).

  • Phase proliférative(J4-5 à J14) : Production d'œstrogènes prolifération des cellules endométriales, reconstitution de l'endomètre.

  • Phase sécrétoire (J15 à J28) : Sécrétion de progestérone et œstrogènes stimulation glandulaire, endomètre s'épaissit, prêt pour la nidation.

• Fenêtre d'implantation : J20 à J23 du cycle utérin.

IV) La spermatogenèse

1) L'appareil génital masculin

• Comprend : Testicules, voies spermatiques, glandes annexes, pénis.

• Fonctions : Production spermatozoïdes, synthèse hormones mâles, émission de gamètes.

a) Les testicules

• Ovoïdes, dans le scrotum, température optimale de C.

• Entourés d'une albuginée (capsule conjonctive) avec le corps de Highmore.

• Divisés en lobules (environ 250) par des septa testiculaires.

• Chaque lobule contient 1 à 4 tubes séminifères (60 cm chacun, 300 m/testicule).

• Épithélium séminifère : Lieu de la spermatogenèse, contient le liquide testiculaire.

b) Les voies spermatiques

• Tubes séminifères Tubes droits Rete testis(réseau de canalicules).

• Rete testis Cônes efférents Épididyme.

• Épididyme Canal déférent (reçoit sécrétions des vésicules séminales, se termine à la prostate).

• Canal déférent Canal éjaculateur (draine sécrétions prostatiques).

• Canaux éjaculateurs Urètre (canal impair et médian, urine et sperme).

• Parois des épididymes et des canaux déférents : stéréocils pour capter et détruire les déchets.

c) Les glandes annexes

• Trois glandes : Prostate, 2 vésicules séminales. Fabriquent le liquide séminal (composant liquide du sperme).

• Vésicules séminales : Liquide jaune, riche en fructose (nutritif), pH alcalin.

• Prostate : Unique,produit un liquide blanchâtre, peu épais, pH acide.

  • Contient : phosphates acides (marqueur cancer prostate), enzymes protéolytiques (liquéfaction sperme).

2) La dynamique de la spermatogenèse

• Débute à la puberté sous l'influence de la testostérone (cellules de Leydig).

• Deux populations cellulaires dans les tubes séminifères :

  • Cellules de Sertoli : Contrôlent la spermatogenèse, jonctions serrées (barrière hématotesticulaire), jonctions communicantes avec cellules germinales.

  • Spermatogonies : Cellules germinales diploïdes, présentes avant la puberté, se multiplient par mitoses.

• Production continue de spermatozoïdes jusqu'à la mort (pas d'andropause).

• Durée de la spermatogenèse : 74 jours 4 jours. Vagues successives.

3) Les différents compartiments testiculaires

• Compartiment tubulaire : À l'intérieur des tubes séminifères (cellules germinales, cellules de Sertoli).

• Compartiment interstitiel : Entre les tubes séminifères(tissu conjonctif).

  • Contient les cellules de Leydig (sécrètent testostérone) et capillaires sanguins.

• Barrière hémato-testiculaire : Isolant les deux compartiments, formée par les jonctions serrées des cellules de Sertoli.

  • Prévient la formation d'auto-anticorps contre les spermatozoïdes.

4) Description de la spermatogenèse

• Trois phases principales :

  1. Prolifération mitotique : Spermatogonies se multiplient.

  2. Division méiotique : Forme des cellules haploïdes.

  3. Spermiogenèse : Cytodifférenciation terminale en spermatozoïdes matures (mobilité).

• Localisation : Dans la paroi des tubes séminifères, les cellules les moins différenciées sont en périphérie, les plus matures vers la lumière.

• Spermatogonies : À la périphérie.

  • Type A : Maintiennent le stock.

  • Type B : S'engagent dans la spermatogenèse Spermatocytes I.

• Spermatocytes I (diploïdes) : Subissent la 1ère division méiotique Spermatocytes II (haploïdes).

• Spermatocytes II (haploïdes) : Subissent la 2ème divisionméiotique Spermatides (haploïdes).

  • 1 spermatocyte I 2 spermatocytes II 4 spermatides 4 spermatozoïdes

• Spermatides :Subissent la spermiogenèse (sous contrôle des cellules de Sertoli).

  • Condensation du noyau pour devenir fusiforme.

  • Formation de l'acrosome (capuchon céphalique) à partir de l'appareil de Golgi.

  • Regroupement des mitochondries dans la pièce intermédiaire.

  • Formation du flagelle à partir des centrioles.

• Spermatozoïde mature :

  • Tête : Noyau + acrosome.

  • Col : Centrioles.

  • Pièce intermédiaire : Complexe filamentaire axial + gaine mitochondriale.

  • Pièce principale et terminale : Forment le flagelle (propulsion).

• Caractéristiques des spermatozoïdes :

  • Nombre : 100 millions/mL de sperme.

  • Longueur : 65 µm.

  • Mobilité : 80% à l'émission.

  • Vitesse : 1,5 mm/min.

  • Survie : 2-3 jours dans les voies génitales féminines.

  • Pouvoir fécondant : 24-48h.

5) Le contrôle de la spermatogenèse

• Durée de 74 jours, production continue.

• Trois facteurs de contrôle :

  1. Cellules de Sertoli : Rôle majeur.

     • Constituent la barrière sang-spermatozoïdes.

     • Contrôlent toutes les étapes de la spermatogenèse (migration, spermiation).

     • Sécrètent des facteurs de croissance.

     • Phagocytent les cellules germinales mortes.

     • Possèdent des récepteurs à la FSH et à la testostérone.

  2. Contrôle hormonal : Axe hypothalamo-hypophysaire.

     • GnRH (hypothalamus) FSH et LH (hypophyse).

     • FSH active les cellules de Sertoli sécrétion d'ABP (Androgen Binding Protein).

     • ABP + testostérone agit sur les cellules de Sertoli.

     • LH agit sur les cellules de Leydig production de testostérone.

     • Rétrocontrôle négatif de la testostérone (sur Leydig, hypophyse, hypothalamus).

     • Inhibine (sécrétée par Sertoli) bloque la FSH si trop de cellules germinales.

  3. Facteurs extérieurs :

     • Nutritionnels : Apports protéiques, vitamines A et E. Alcool, tabac, cannabis néfastes.

     • Vasculaires : Ischémie (ex: torsion testiculaire) très sensible.

     • Physiques : Rayons X, température scrotale excessive (C).

     • Pharmacologiques : Toxiques pour la lignée germinale. Baisse globale de fertilité.

     • Inflammatoires/Infectieux : Orchite(inflammation des testicules), peut détruire les spermatogonies.

V) Comparaison entre ovogenèse et spermatogenèse

Les ovocytes sont moins fragiles que les spermatozoïdes. Chez l'homme, un blocage de la spermatogenèse est possible en cas d'anomalie. Chez la femme, l'ovogenèse est plus permissive.

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