Introduction et Gamétogenèse

Embryologie : Introduction et Gamétogenèse

L'embryologie est l'étude du développement de l'œuf, de l'embryon et du fœtus. Une grossesse dure 9 mois (39 semaines de grossesse ou 41 semaines d'aménorrhée).

I. Introduction à l'embryologie

Définitions Clés

• Zygote (œuf) : Résultat de la fécondation d'un ovocyte par un spermatozoïde.

• Embryon : Apparaît à la 2 semaine, feuillet didermique. Possède les ébauches organiques fondamentales à la fin du 2 mois.

• Fœtus : À partir du 3 mois jusqu'à la naissance. Maturation des ébauches et croissance fœtale.

Étapes du développement embryonnaire

1. Embryogenèse : De la fécondation à la fin de la 3 semaine (fin de la gastrulation). Formation de l'embryon tridermique (ectoblaste, mésoblaste, endoblaste).

2. Organogenèse : Débute après l'embryogenèse. Formation des ébauches d'organes à partir du feuillet tridermique, puis maturation.

3. Morphogenèse : 4 semaine. Délimitation de l'embryon et acquisition de la morphologie humaine (2 mois).

Périodes Principales

• Période embryonnaire : Les 2 premiers mois (embryogenèse, morphogenèse, partie de l'organogenèse).

• Période fœtale : Du 3 au 9 mois (suite de l'organogenèse, croissance fœtale).

Plans de coupe en embryologie

• Coupe sagittale (CS) : Contient les axes dorso-ventral et antéro-postérieur.

• Coupe transversale (CT) : Perpendiculaire au plan de symétrie bilatérale. Contient les axes dorso-ventral et droite-gauche.

• Coupe frontale (CF) : Perpendiculaire au plan de symétrie bilatérale. Contient les axes antéro-postérieur et droite-gauche.

Attention : L'enroulement de l'embryon modifie les rapports des coupes.

II. La Méiose

La méiose est une division cellulaire spécifique aux cellules de la lignée germinale, permettant de passer d'une cellule diploïde () à 4 cellules haploïdes ().

Début de la Méiose

• Origine : Gamètes provenant des gonocytes primordiaux (PGCs) de l'épiblaste (2 semaine).

• Migration : Vers les ébauches des gonades (4 semaine).

• Multiplication : Par mitose, cellules avec 46 chromosomes.

• Influence sur la gonade : Gène SRY (chrom. Y) testicule ; absence de SRY ovaire.

• Blocage :

  • Male (testicule fœtal) : Pro-spermatogonies bloquées en phase pré-méiotique. Méiose à la puberté.

  • Femelle (ovaire fœtal) : Méiose débute, bloquée en fin de prophase I. Reprend à la puberté.

Aspects de la méiose

• Cytologique : Différentes phases.

• Chromosomique : Appariement et ségrégation des chromosomes.

• Génétique : Recombinaisons et brassage des gènes.

Caractéristiques de la méiose

• Concerne uniquement les cellules de la lignée germinale (Spermatocytes I et ovocytes I).

• 2 divisions successives pour 1 seule phase de réplication de l'ADN (stade pré-leptotène).

Conséquences

• Réduction de moitié du contenu génétique (passer de à chromosomes).

• Transmission et brassage de l'information génétique.

B. Méiose I Réductionnelle

Plus longue que la méiose II, précédée d'une phase S.

Prophase I (5 stades) :

1. Leptotène : Chromosomes spiralisés (2 chromatides), rapprochement des homologues, duplication des centrioles.

2. Zygotène : Appariement des chromosomes homologues (synapsis), formation du complexe synaptonémal.

3. Pachytène :

   • chromosomes, chromatides, d'ADN.

   • Stade le plus long. Synapsis complet (bivalents ou tétrades).

   • Crossing-over (recombinaison génétique) possible.

4. Diplotène : Désintégration complexe synaptonémal, chromosomes repoussés sauf aux chiasmas (support du crossing-over).

5. Diacinèse : Condensation maximale des chromosomes, disparition enveloppe nucléaire.

Métaphase I :

• Formation fuseau de division.

• Chromosomes homologues se disposent aléatoirement sur la plaque équatoriale.

Anaphase I :

• Rupture des chiasmas.

• Ségrégation aléatoire des chromosomes homologues aux pôles opposés.

Télophase I :

• Reconstitution membrane nucléaire, disparition fuseau.

• Cytodiérèse : 2 cellules filles ( chromosome, chromatides, d'ADN).

• Courte interphase sans phase S.

C. Méiose II Équationnelle

Pas de phase S. Divise par 2 la quantité d'ADN.

1. Prophase II : Formation fuseau mitotique, disparition enveloppe nucléaire.

2. Métaphase II : Alignement des centromères des chromosomes sur la plaque équatoriale.

3. Anaphase II : Clivage des centromères, ségrégation aléatoire des chromatides sœurs.

4. Télophase II : Disparition fuseau, reconstitution enveloppe nucléaire, cytodiérèse.

Conclusion : 4 cellules haploïdes avec chromosome, chromatide, d'ADN.

D. Résumé Méiose I vs Méiose II

III. La Spermatogenèse

Processus continu de différenciation cellulaire des cellules germinales souches mâles en spermatozoïdes matures.

A. Rappels embryologiques

• PGCs : Apparaissent dans la paroi postérieure de la vésicule vitelline.

• Migration : Vers les crêtes génitales (futurs gonades indifférenciées).

• Différenciation : Testicule tubes séminifères primitifs (PGCs + Cellules de Sertoli).

• Blocage : Maturation bloquée jusqu'à la puberté.

• Reprise : À la puberté, production continue de gamètes matures.

B. Généralités

• Définition : Multiplication et différenciation des spermatogonies en spermatozoïdes.

• Durée : 74 jours chez l'homme. Processus continu depuis la puberté.

• Lieu : Dans les tubes séminifères des testicules.

• Fonctions du testicule :

  • Exocrine : Spermatogenèse dans la paroi du tube séminifère.

  • Endocrine : Sécrétion d'androgènes (ex: testostérone) par les cellules de Leydig.

Phases de la spermatogenèse :

1. Phase Proliférative (27 jours) : Multiplication des spermatogonies par mitoses.

   • Spermatogonie Ad (dark) : Cellule de réserve, donne Ad et Ap.

   • Spermatogonie Ap (pale) : Donne spermatogonies B.

   • Spermatogonie B : Donne spermatocytes I.

   • Les spermatogonies sont des petites cellules plaquées contre la membrane basale.

2. Phase Méiotique (24 jours) :

   • Spermatocytes I (volumineux, à distance de la membrane basale, noyaux en méiose I - stade pachytène très visible).

   • Méiose I (23 j) Spermatocytes II (plus petits, moins nombreux).

   • Méiose II (1 j) Spermatides.

3. Spermiogenèse (23 jours) : Transformation d'une spermatide ronde en spermatozoïde.

   • Formation de l'acrosome : Vésicule dérivée du Golgi coiffant les antérieurs du noyau, contient des enzymes pour la fécondation.

   • Rangements nucléaires : Élongation et condensation du noyau (remplacement histones par protamines).

   • Développement du flagelle : À partir du centriole distal, formation de l'axonème.

   • Réorganisation du cytoplasme : Glissement du cytoplasme vers l'arrière, diminution du volume (formation de corps résiduels phagocytés par cellules de Sertoli), disposition des mitochondries autour du flagelle (manchon mitochondrial).

Les rôles des Cellules de Sertoli (mémo : MTSPS)

• Mécanique : Soutien et cohésion des cellules germinales. Les prolongements cytoplasmique forme des jonctions GAP avec cellules terminales et Sertoli.

• Transport : Progression des cellules germinales vers la lumière des tubes séminifères.

• Spermiation : Libération des spermatozoïdes matures.

• Phagocytose : Des corps résiduels après spermiogenèse.

• Synthèse : Sécrétion de facteurs contrôlant prolifération, différenciation, métabolisme des cellules germinales.

D. Barrière hémato-testiculaire

• Formée par les jonctions serrées entre les cellules de Sertoli.

• Sépare l'épithélium séminifère en 2 compartiments :

  • Basal : Spermatogonies et spermatocytes pré-leptotène.

  • Adluminal : Où les cellules germinales sont isolées du système immunitaire.

• Comprend : endothélium capillaire, cellules péritubulaires, membrane basale, jonctions serrées de Sertoli.

E. Le spermatozoïde

• Longueur : 60 m.

• Tête : 3-4.5 m. Contient noyau, acrosome, espace nucléaire postérieur.

• Col.

• Flagelle : 60 m. Centré autour de l'axonème.

  • Pièce intermédiaire : Manchon mitochondrial (énergie).

  • Pièce principale.

  • Pièce terminale.

• Axonème : Structure axiale du flagelle. 9 doublets de microtubules (A et B) + 1 paire centrale (C1 et C2).

  Mobilité : Due à l'hydrolyse de l'ATP par l'ATPase liée à la dynéine. Glissement des microtubules.

F. Cinétique de la spermatogenèse

• Cycle de l'épithélium séminifère : 6 stades, entrée en mitose régulière toutes les 16 jours pour les spermatogonies.( image p.16)

• Permet une production continue de spermatozoïdes.

G. Régulation

• Régulation Endocrine :

  • Hypothalamus : Sécrète GnRH (influencé par système nerveux central, lumière, stress...) qui agit sur l’hypophyse.

  • Hypophyse : Sécrète LH et FSH.

    • LH : Agit sur cellules de Leydig stéroïdogenèse testostérone. Testostérone assure spermatogenèse (agissant sur Sertoli) et exerce un rétrocontrôle négatif sur hypophyse et hypothalamus.

    • FSH : Agit directement sur cellules de Sertoli. Initie et maintient la spermatogenèse. Sécrétion d'inhibine B par Sertoli rétrocontrôle négatif sur hypophyse.

• Contrôle Génétique (Chromosome Y) :

  • Gène SRY (bras court) : Déterminisme testiculaire (phénotype masculin).

  • Région AZF (Azoospermia Factor, bras long) : Essentielle pour la spermatogenèse.

    • AZFa : Absence absence cellules germinales (pas de spz)

    • AZFb : Absence blocage méiose (pas de spz)

    • AZFc : Absence hypo spermatogenèse (faible production).

IV. Ovogenèse

Processus discontinu de différenciation de l'ovogonie en ovocyte mature, de la vie fœtale à la ménopause.

A. Généralités

• Ovogenèse : Gamétogenèse femelle.

• Folliculogenèse : Développement du follicule primordial jusqu'à l'ovulation () ou régression ().

B. Méiose

• Vie fœtale (4-5 sem.) : PGCs ovogonies par mitoses.

• Fœtus (3-5 mois) : Ovogonies débutent méiose, bloquée rapidement en Prophase I (stade diplotène) Ovocytes I.

  • Ovocytes I entourés par cellules folliculaires aplaties follicules primordiaux.

  • À la naissance : Ovocytes I bloqués en Prophase I.

• Puberté : Pic de LH reprise et achèvement de la Méiose I Ovocyte II + 1 globule polaire.

• Blocage en métaphase II : 3h avant l'ovulation.

• Achèvement de Méiose II : Uniquement si fécondation ( expuls. 2 globule polaire). Sinon, ovocyte dégénère.

Comparaisons spermatogenèse et ovogenèse

• Spermatogenèse : 1 spermatocyte I 4 spermatozoïdes matures.

• Ovogenèse : 1 ovocyte I 1 ovocyte II mature + globules polaires.

C. Ovogenèse

• Phénomène discontinu, stock fixe d'ovocytes I.

• Production cyclique et limitée de gamètes matures (puberté ménopause).

• Lieu : Majoritairement dans les ovaires. Achèvement de la méiose dans la trompe utérine si fécondation.

• Fonctions ovariennes :

  • Exocrine : Croissance, maturation, libération d'un ovocyte fécondable.

  • Endocrine : Sécrétion d'hormones stéroïdes sexuelles (œstrogènes, progestérone).

• Unité fonctionnelle : Follicule ovarien (ovocyte bloqué en prophase I).

Cycle Ovulatoire (puberté)

• Axe hypothalamo-hypophysaire activé pics de GnRH sécrétion pulsatile et cyclique de LH et FSH.

• Phases :

  • Phase Folliculaire (J1-J13).

  • Ovulation (J14).

  • Phase Lutéale (J15-J28).

Résumé Ovogénèse

• Progression PGCs ovogonies (4-20 sem., pic à 14). 6 millions d'ovogonies.

• À la naissance : 2,5 millions d'ovogonies restantes. Apparition Ovocytes I (12 sem.) puis follicules primordiaux (16 sem.).

• Atrésie folliculaire : Destruction massive de follicules primordiaux.

  • Naissance : 500 000 follicules.

  • Puberté : 50 000 follicules.

  • Seuls 400 ovocytes atteindront la maturité.

D. Folliculogenèse

• Association des ovocytes avec des cellules somatiques du stroma pour former des follicules primordiaux.

• Types de follicules :

  1. Follicule primordial : Pool de réserve (vie intra-utérine). Ovocyte I entouré d'une couche de cellules folliculeuses aplaties. ~40 m. Activé à la puberté par voie PI3K.

  2. Follicule en croissance (post-puberté) :

     1. Primaire : ~45-50 m. 1 couche de cellules cubiques. Membrane de Slavjanski, début zone pellucide (ZP).

     2. Secondaire : 50-180 m. Plusieurs couches de cellules de la granulosa (corona radiata autour ovocyte). Organisation du stroma en thèque interne (vascularisée, cellules endocrines œstrogènes) et thèque externe (tissu conjonctif). ZP complètement formée.

     3. Tertiaire (antral ou cavitaire) : 200 m à 20mm. Formation d'espaces liquidiens fusionnant pour créer l'antrum (cavité antrale).

     4. Pré-ovulatoire (mûr / de De Graaf) : ~20mm. Antrum agrandi. Cumulus oophorus (ovocyte + ZP + corona radiata). Ce stade survient ~37h avant ovulation.

• Les follicules dégénérés sont des follicules involutifs.

E. Maturation ovocytaire, ovulation et contrôle hormonal

Cycle menstruel

• Contrôlé par hypothalamus (GnRH) antéhypophyse (LH et FSH).

• FSH et LH : Stimulent transformations ovariennes cycliques et phase proliférative de l'endomètre.

• Début de cycle : 15-20 follicules primordiaux se développent sous FSH, mais 1 seul follicule dominant atteint la maturité.

• FSH stimule cellules folliculaires sécrétion d'œstrogènes (thèque interne androstènedione/testostérone converties en œstrone et -œstradiol par granulosa).

Œstrogènes

• Déclenchent phase folliculaire et phase proliférative de l'endomètre.

• Diminuent la viscosité de la glaire cervicale (passage spermatozoïdes).

• Responsables du pic de sécrétion de LH par l'hypophyse.

1. Phase Folliculaire

• Pic de LH :

  • Augmentation des facteurs de maturation reprise de la méiose ovocytaire.

  • Stimulation sécrétion de progestérone par cellules du stroma (lutéinisation).

  • Rupture du follicule ovulation.

2. Ovulation

• Croissance rapide du follicule antral sous LH et FSH. follicule de De Graaf.

• Pic de LH méiose I terminée, ovocyte bloqué en métaphase II.

• Apparition stigma (point avasculaire sur ovaire).

• Pic de LH stimulation collagénase (digère fibres de collagène) et augmentation prostaglandines (contraction fibres musculaires lisses).

• Expulsion du complexe cumulo-ovocytaire (ovocyte en métaphase II + cellules de la granulosa) dans la trompe utérine.

3. Phase Lutéale

• Corps jaune : Affaissement du follicule rompu, invasion vasculaire. Cellules folliculaires deviennent polyédriques (cellules lutéales) et sécrètent progestérone et œstrogènes.

• Prépare la muqueuse utérine à la nidation.

• Transport de l'ovocyte : Happé par la trompe de Fallope.

• Évolution corps jaune :

  • Sans fécondation : Dégénère (~J9) par lutéolyse corps blanc (tissu fibreux cicatriciel). Diminution progestérone menstruations.

  • Avec fécondation : Corps jaune continue de grossir corps jaune de grossesse.

Résumé Ovogenèse

• Phénomène discontinu.

• Maturation des gamètes femelles cyclique de la puberté à la ménopause.

• Cycle ovulatoire : phase folliculaire, ovulation, phase lutéale.

• 1 ovocyte I 1 ovocyte II mature.

• Méiose ne se termine qu'en cas de fécondation.

• Développement parallèle de l'ovocyte et du follicule (primordial De Graaf).