LA SPERMATOGENESELA SPERMATOGENESE

I Définition-GénéralitésI Définition-Généralités

II La lignée germinaleII La lignée germinale

1-Multiplication cellulaire1-Multiplication cellulaire

2-Méiose2-Méiose

3-Maturation-Différenciation : la 3-Maturation-Différenciation : la spermiogenèsespermiogenèse4-Le spermatozoïde4-Le spermatozoïde

III Cinétique de la III Cinétique de la spermatogenèsespermatogenèse

IV Régulation de la IV Régulation de la spermatogenèsespermatogenèse

1-Cellule de Sertoli1-Cellule de Sertoli

2-Cellule de Leydig2-Cellule de Leydig

3-Barrière hémato-testiculaire3-Barrière hémato-testiculaire

4-Régulation neuro-endocrine4-Régulation neuro-endocrine

3-Régulation locale3-Régulation locale

GAMETOGENESEGAMETOGENESE

Mobilité des cellules Mobilité des cellules germinalesgerminales

Deux phases libres, une phase Deux phases libres, une phase captivecaptive

Phase captive : Phase captive : spermatogenèsespermatogenèse

I Définition-Généralités I Définition-Généralités

SPERMATOGENESESPERMATOGENESE

GAMETOGENESE MÂLEGAMETOGENESE MÂLE

PRODUCTION DES GAMETES MÂLES PRODUCTION DES GAMETES MÂLES HAPLOÏDES HAPLOÏDES

LES SPERMATOZÏDESLES SPERMATOZÏDES

LIEU :LIEU : TESTICULES/TUBES SEMINIFERESTESTICULES/TUBES SEMINIFERES

PROCESSUS :PROCESSUS : CONTINUCONTINU

« DE LA PUBERTÉ À LA SÉNESCENCE »« DE LA PUBERTÉ À LA SÉNESCENCE »

EmbryologieEmbryologie Sixième-Septième semaine du Sixième-Septième semaine du

développement embryonnairedéveloppement embryonnaire

Gonade indifférenciéeGonade indifférenciée

TesticuleTesticule

Cordons séminifères : Cellules germinalesCordons séminifères : Cellules germinales

Cellules de SertoliCellules de Sertoli

Cellules mésenchymateuses : Cellules de Cellules mésenchymateuses : Cellules de LeydigLeydig

GENETIQUE : Gène SRY

TESTICULESTESTICULES

Deux compartiments/Deux fonctionsDeux compartiments/Deux fonctions

Compartiment tubulaire/Fonction Compartiment tubulaire/Fonction exocrineexocrine

Tubes séminifèresTubes séminifèresCellules de la lignée germinale Cellules de la lignée germinale

Cellules de SertoliCellules de Sertoli

Compartiment interstitiel/Fonction Compartiment interstitiel/Fonction endocrineendocrine

Cellules de Leydig, Cellules de Leydig, (Cellules de Sertoli)(Cellules de Sertoli)

Barrière hémato-testiculaireBarrière hémato-testiculaire

Epithélium séminifèreEpithélium séminifère

TUBES SEMINIFERESTUBES SEMINIFERES

200 à 300 lobules 200 à 300 lobules (1 à 4 tubes (1 à 4 tubes séminifères)séminifères)

Membrane propre cellulaire et fibrillaireMembrane propre cellulaire et fibrillaire

Lame basale : cellule de SertoliLame basale : cellule de Sertoli

Echanges : Cellules germinales/Cellules de Echanges : Cellules germinales/Cellules de SertoliSertoli

Epithélium séminifèreEpithélium séminifère

SPERMATOGENESESPERMATOGENESE

Spermatocytogenèse Spermatocytogenèse : :

SPERMATOGONIES / SPERMATOCYTES I / SPERMATOCYTES II SPERMATOGONIES / SPERMATOCYTES I / SPERMATOCYTES II

Spermiogenèse : Spermiogenèse :

SPERMATIDES/SPERMATOZOÏDESSPERMATIDES/SPERMATOZOÏDES

SpermatocytogenèseSpermatocytogenèseMultiplication des spermatogoniesMultiplication des spermatogonies

MéioseMéiose

Production des spermatides rondesProduction des spermatides rondes

SpermiogenèseSpermiogenèse Différenciation des spermatides rondes en Différenciation des spermatides rondes en

spermatozoïdes spermatozoïdes

SpermiationSpermiation

Détachement des spermatozoïdes de la Détachement des spermatozoïdes de la cellule de Sertoli (Fin de la spermiogenèse)cellule de Sertoli (Fin de la spermiogenèse)

II La lignée germinaleII La lignée germinale

SPERMATOGONIESSPERMATOGONIES46 chromosomes46 chromosomes2n ADN2n ADN

SPERMATOCYTES ISPERMATOCYTES I46 chromosomes46 chromosomes4n ADN4n ADN

SPERMATOCYTES IISPERMATOCYTES II23 chromosomes 23 chromosomes 2n ADN2n ADN

SPERMATIDESSPERMATIDES23 chromosomes 23 chromosomes n ADNn ADN

SPERMATOZOÏDESSPERMATOZOÏDES23 chromosomes 23 chromosomes n ADNn ADN

MITOSE

SPERMIOGENESE

MEIOSE

SPERMATOCYTOGENESESPERMATOCYTOGENESE

Phase de prolifération cellulairePhase de prolifération cellulaire

Phase de division mitotiquePhase de division mitotique

Cellules germinales primordialesCellules germinales primordiales

GonocytesGonocytes

Spermatogonies A et BSpermatogonies A et B

MéioseMéiose

Spermatocytes I et IISpermatocytes I et II

Spermatides rondesSpermatides rondes

SPERMATOGONIES AdSPERMATOGONIES Ad

SPERMATOGONIES ApSPERMATOGONIES Ap

SPERMATOGONIES BSPERMATOGONIES B

(D’après Y. Clermont)(D’après Y. Clermont)

RESERVE

RENOUVELLEMENT

SPERMATOGONIES Ao (Ad)SPERMATOGONIES Ao (Ad)

SPERMATOGONIES ASPERMATOGONIES A11 A A44 (Ap) (Ap)

SPERMATOGONIES INTERMEDIAIRESSPERMATOGONIES INTERMEDIAIRES

SPERMATOGONIES BSPERMATOGONIES B

(D’après DYM et Clermont)(D’après DYM et Clermont)

SPERMATOGONIES AoSPERMATOGONIES Ao RéserveRéserve

AA11AA22AA33AA44AA11 RenouvellementRenouvellement

SPERMATOGONIES INTERMEDIAIRESSPERMATOGONIES INTERMEDIAIRES

SPERMATOGONIES BSPERMATOGONIES B

(D’après Dym et Clermont)(D’après Dym et Clermont)

SPERMATOGONIES ASPERMATOGONIES A

AARESERVE

BBDIFFERENCIATION

AARENOUVELLEMENT

Mort cellulaireMort cellulaireAPOPTOSE

• MultipotentesMultipotentes• Renouvellement ++Renouvellement ++• Prolifération faibleProlifération faible• Evolution clonale ++Evolution clonale ++

Les cellules germinales souches

• Division asymétriqueDivision asymétrique

• Spermatogonies A darkSpermatogonies A dark

• Faible population : 10%Faible population : 10%

• « Niche » +++« Niche » +++De Rooij

De Rooij

MEIOSE MEIOSE SPERMATOCYTAIRESPERMATOCYTAIRE

SPERMIOGENESESPERMIOGENESE

Formation de l’acrosome Formation de l’acrosome

Formation du flagelleFormation du flagelle

Migration des mitochondriesMigration des mitochondries

Réorganisation et maturation Réorganisation et maturation nucléairenucléaire

Réorganisation du cytoplasme Réorganisation du cytoplasme (spermiation)(spermiation)

SPERMIOGENESESPERMIOGENESE

Spermatides rondesSpermatides rondes

Jeunes spermatidesJeunes spermatides

Spermatides en cours d’élongationSpermatides en cours d’élongation

Spermatides allongéesSpermatides allongées

Spermatides matures Spermatides matures SpermatozoïdesSpermatozoïdes

SPERMIOGENESESPERMIOGENESE

ELONGATION

Spermatogonie

Pachytène précoce(a)

Pachytène tardif(b)

Pachytène tardifMétaphase I

(c)

Anaphase ITélophase I

(c)

Spermatide jeune

(e)

Spermatide en cours d’élongation

(e)

Spermatozoïde

(e)

Spermatocyte II(d)

Cytoplasme

Noyau Proacrosine

Répartition de la proacrosine au cours de la spermatogenèse

HISTONES SOMATIQUESHISTONES SOMATIQUES

(spermatides rondes)(spermatides rondes)

NUCLEOPROTEINES BASIQUES DE TRANSITIONNUCLEOPROTEINES BASIQUES DE TRANSITION

(spermatides en élongation)(spermatides en élongation)

PROTAMINESPROTAMINES

(spermatides allongées)(spermatides allongées)

MATURATION NUCLEAIREMATURATION NUCLEAIRE

LE SPERMATOZOÏDELE SPERMATOZOÏDE

Structure du spermatozoïde Structure du spermatozoïde Tête (Acrosome, Noyau)Tête (Acrosome, Noyau)

FlagelleFlagelle

Fonctions du spermatozoïdeFonctions du spermatozoïdeFonction flagellaire : Fonction flagellaire : MobilitéMobilité

Fonction céphalique : Fonction céphalique : FécondanceFécondance

Fonction nucléaireFonction nucléaire :: GénétiqueGénétique

SPERMATOZOIDE

ACROSOME

NOYAU

PIECE INTERMEDIAIRE

PIECE PRINCIPALE

PIECE TERMINALE

SPERMATOZOIDESPERMATOZOIDE

FLAGELLEFLAGELLE

Pièce intermédiairePièce intermédiaire

Pièce principalePièce principale

Pièce terminalePièce terminale

SPERMATOZOIDE

ACROSOME

NOYAU

PIECE INTERMEDIAIRE

PIECE PRINCIPALE

PIECE TERMINALE

PIECE INTERMEDIAIRE

FLAGELLE : PIECE PRINCIPALE

Colonnes longitudinales

GAINE FIBREUSE

Axoneme microtubules

FIBRES DENSES

AXONEME : COMPLEXE AXONEMAL

ACROSOME

NOYAUHistones somatiques : 20%Protamines : 70%Protéines intermédiaires : 10%

III Cinétique de la spermatogenèseIII Cinétique de la spermatogenèse

CINETIQUE DE LA SPERMATOGENESECINETIQUE DE LA SPERMATOGENESE

Durée Durée

Chez l’homme : 74 joursChez l’homme : 74 jours

Spermatogonies Ap : 18 joursSpermatogonies Ap : 18 jours

Spermatogonies B : 9 joursSpermatogonies B : 9 jours

Spermatocytes I : 23 joursSpermatocytes I : 23 jours

Spermatocytes II : 1 jourSpermatocytes II : 1 jour

Spermatides : 23 joursSpermatides : 23 jours

UNE UNE SPERMATOGONIE BSPERMATOGONIE B46 chromosomes46 chromosomes2n ADN2n ADN

UNUN SPERMATOCYTE I SPERMATOCYTE I46 chromosomes46 chromosomes4n ADN4n ADN

DEUXDEUX SPERMATOCYTES II SPERMATOCYTES II23 chromosomes 23 chromosomes 2n ADN2n ADN

QUATREQUATRE SPERMATIDES RONDES SPERMATIDES RONDES23 chromosomes 23 chromosomes n ADNn ADN

QUATREQUATRE SPERMATOZOÏDES SPERMATOZOÏDES23 chromosomes 23 chromosomes n ADNn ADN

MEIOSE I

MEIOSE II

CINETIQUE DE LA SPERMATOGENESECINETIQUE DE LA SPERMATOGENESE

Cycle de l’épithélium séminifère Cycle de l’épithélium séminifère

1 Spermatogonie1 Spermatogonie

4 Spermatocytes I4 Spermatocytes I

16 Spermatozoïdes16 Spermatozoïdes

16 JOURS

AUTRES DONNEES PHYSIOLOGIQUES

TEMPERATURE3 à 5°C en dessous de la T°

corporelle

APOPTOSE

GENES (Chromosomes Y et autosomes)

IV Régulation de la spermatogenèse

TESTICULES

« DEUX FONCTIONS »

FONCTION EXOCRINE

Spermatogenèse

FONCTION ENDOCRINE

Stéroïdogenèse (androgènes testiculaires)

TESTICULES« DEUX COMPARTIMENTS »

Compartiment tubulaire:Fonction exocrineTubes séminifères

Cellules de la lignée germinaleCellules de Sertoli

Compartiment interstitiel:Fonction endocrine

Cellules de Leydig

Barrière hémato-testiculaire

CELLULES TESTICULAIRES

Cellules de la lignée germinale

Cellules de Sertoli

Cellules de Leydig

Cellules péritubulaires

Cellules endothéliales des capillaires

Macrophages, Lymphocytes….

...INTERACTIONS...

LA CELLULE DE SERTOLI

Microscopie Optique

Cellules pyramidalesBase : gaine péritubulaireApex : lumière tubulaire

Noyau triangulaire

Volumineux nucléole

Cytoplasme réduit

LA CELLULE DE SERTOLI

Microscopie Electronique

Absence de centriole

Organites développés

Pôle basal : Jonctions serrées Compartiment basal Compartiment Adluminal

CELLULES DE SERTOLI : FONCTIONS

Fonctions sécrétoires

Embryon : AMH

Vie génitale : Androgen Binding Protein (ABP) Transferrine

Inhibine Liquide testiculaire

CELLULES DE SERTOLI : FONCTIONS

Fonctions de phagocytose

Fonctions de soutien (support) et nutrition

Fonctions de protection

CELLULE DE LEYDIG

Tissu interstitiel péritubulaire

Microscopie optique

Isolées ou en groupePolyédriquesNoyau centralEnclaves lipidiques et protéiques

CELLULE DE LEYDIG

Microscopie Electronique

Reticulum endoplasmique lisse+++

Mitochondries à crêtes tubulaires

Inclusions diverses

CELLULE DE LEYDIG : FONCTIONS

Fonctions sécrétoires

Stéroïdes testiculaires

Testostérone+++ (95%)DihydrotestostéroneDéhydroépiandrostéroneAndrostènedione

Autres facteurs

(20-30%)

LA BARRIERE HEMATO-TESTICULAIRE

Endothélium des capillaires sanguins

Cellules myofibroblastiques

Jonctions serrées (Cellules de Sertoli)

Deux compartimentsBASAL : cellules pré-méiotiques (pré-leptotènes)

ADLUMINAL : Cellules méiotiques et spermiogenèse

REGULATION

Régulation Générale ou Endocrine ou Hormonale

FSHLH

Régulation locale (paracrine, autocrine ou intracrine)

Collaboration cellulaire

Gonadotrophines hypophysaires

DEFINITIONS

Initiation : premier cycle complet de spermatogenèse (puberté)

Maintien : Spermatogenèse normale à l’âge adulte

Réinitiation : Redémarrage de la spermatogenèse après un arrêt (adulte)

DEFINITIONS

Spermatogenèse qualitativement normale : toutes les cellules germinales en quantité subnormale

Spermatogenèse quantitativement normale : toutes les cellules germinales en quantité normale

FSHLH

GnRH

REGULATION ENDOCRINE

Régulation Générale ou Endocrine ou Hormonale

FSH

Folliculo Stimulating Hormone

Hormone anté-hypophysaire

Récepteurs : Cellules de Sertoli

Régulation de la transcription de gènes

REGULATION ENDOCRINE

FSH

Récepteur à 7 domaines trans-membranaires

Couplé à une protéine GAMPc second messagerActivation d’une PKA

Régulation de la transcription de différents gènes ABP-Inhibine-Aromatase-Transferrine-AMH- Récepteurs aux androgènes

ACTIONS DE LA FSH

Périodes Prénatale et Pré-pubertaire

Prolifération des cellules de SertoliProliférations des spermatogonies

Période pubertaire

InitiationMaturation des cellules de Sertoli

ACTIONS DE LA FSH

Adulte

Maintien : +Testostérone (Spermatogenèse quantitative)

Cycle de l’épithélium séminifère

REGULATION ENDOCRINE

Régulation Générale ou Endocrine ou Hormonale

LHLuteinizing Hormone

Hormone antéhypophysaire

Récepteurs : Cellules de Leydig

Stimule la synthèse des androgènestesticulaires

REGULATION ENDOCRINE

LH

Récepteur à 7 domaines trans-membranaires

Couplé à une protéine GAMPc second messagerAutres signaux de transduction :

Calcium, ProstaglandinesActivation d’une PKA

Activation des enzymes de la stéroidogenèse

ACTIONS DE LA LH

Croissance et différenciation des cellules de Leydig

Sécrétion de testostérone

Action sur cellules germinales via testostérone

SYNERGIE FSH/LH (TESTOSTERONE)

Méthodes d’étudeModèles animauxRat impubère hypophysectomiséRat adulte hypophysectomiséSourisPrimatesHommes : Pathologie Humaine

SYNERGIE FSH/LH (TESTOSTERONE)

Initiation Testostérone : effet qualitatifFSH : effet quantitatif

MaintienFSH/LH-TESTOSTERONE

RéinitiationFSH/LH-TESTOSTERONE

REGULATION LOCALE

1-Cellules de Leydig/Cellules de Sertoli

2- Cellules de Leydig/Cellules germinales

3-Cellules péritubulaires/ Cellules de Sertoli

4-Cellules de Sertoli/Cellules germinales

REGULATION LOCALE

Méthodes d’étudeObservations morphologiques

Expériences de co-culture

Milieux conditionnés (cellules de Sertoli)

Fluide testiculaire

REGULATION LOCALE

1-Cellules de Leydig/Cellules de Sertoli

Testostérone ABP Transferrine

2-Cellules de Leydig/Cellules Germinales

ABP+Testostérone Epithélium séminifère

REGULATION LOCALE

3-Cellules péritubulaires/ Cellules de Sertoli

Gaine péritubulaire

Cellules de Sertoli : LaminineCollagène type IV

Cellules péritubulaires : Collagène type IFibronectine

REGULATION LOCALE

3-Cellules de Sertoli/ Cellules germinales

Cellules de Sertoli: Développement synchronisé des différentes générations

Cellules germinales: Fonctionnement et morphologie Sertoliens

Interaction cellulaireTransfert de matériel germinal (Corps résiduels)

LA SUITELA PROCHAINE FOIS !!