1- Définitions

La fécondation est le processus de fusion de deux cellules sexuées (gamètes), elle réalise deux objectifs distincts: la sexualité c.-à-d. combinaison des gènes des deux parents et la reproduction création de nouveaux organismes.

Présenté par l’enseignant NEHAR B. Tlemcen 2014

2- Préparation à la fécondation

les gamètes sont émis dans le milieu extérieur (dans l'eau ), Il n'y a pas d'accouplement, les gamètes libérés se rencontrent hasardement dans l’eau où s’uniront. La fécondation externe est trouvée généralement chez les espèces vivant en milieu aquatique.(oursins, amphibiens…)

le sperme mâle est émis dans les voies génitales de la femelle, où les spermatozoïdes rencontreront les ovocytes suit à l’accouplement. Elle est trouvée généralement chez les espèces vivant en milieu terrestre (mammifères, oiseaux, reptiles…)

Trompe de Fallope

Ovaire

Endomètre

Utérus

Col de l’utérus

VaginGlaire

cervicale

Anatomie interne de l’appareil génital de la femme

On appelle une fécondation in vivo, une fécondation naturelle. Par contre la fécondation in-vitro ( artificielle ) est réalisée hors de l'organisme maternel.En 1978, Louise Brown est le premier bébé obtenu par fécondation in vitro,

2- Préparation à la fécondation

Les spermatozoïdes acquièrent leur mobilité et leur pouvoir fécondant dans le canal épididymaire. De l’épididyme se détachent deux canaux déférents: droit et gauche. Après les deux vésicules séminales, les deux canaux éjaculateurs et la prostate, ensuite ils débouchent dans l’urètre

Elle s’effectue dans les voies génitales mâles:

Les spz Acquièrent leur mobilité (modification de La mb des spz et enrichissement en cholestérol) dans un liquide riche en ATP, AMPc, Mg2+

Avoir des protéines reconnaissantes de gamète femelle (qui s’expriment après capacitation), ces sites de reconnaissance sont revêtus en chaines glucidiques dans le liquide séminal pour les protéger.

renforcement du noyau de spz par l’ajout de protamine (ponts disulfures).

C’est une maturation dans les voies génitales femelles :

les sécrétions du tractus génital permettent de laver le liquide séminal.

au niveau de la mb du spz et de la mb externe de l’acrosome il y’aura une mobilité des protéines membranaires. (avant tète et segment équatorial)

dans certaines zones membranaires du spz il y’aura diminution du cholestérol (déstabil. Mbrn.)

Augmentation de la mobilité des spz 50µm/s (suite à l’augmentation de la flexibilité de flagelle et la pièce intermédiaire)

formation à partir de follicule primordial follicule primaire, follicule secondaire, follicule tertiaire et follicule mûr «follicule de Graaf».

Corona radiata

Zone pellucide

1er globule polaire

Ovocyte II en métaphase de 2ème

division

Œuf alécithe de mammifère (ex: œuf humain)

Expulsion du 1er globule polaire 3 à 6 h avant l’ovulation.Noyau bloqué en métaphase II Formation de granules corticaux à partir de l’App. Golgi

il s’agit de réserves fonctionnelles, informationnelles (ARN), énergétiques, protéiques (vitellus) …

le vitellus formé par le foie maternel (amphibiens) constitué de 80% de protéines (phosvitine) et lipovitelline

l’œuf humain n’accumule pas de réserve nutritif (vitellus) œuf alécithe (liquide tubulaire: lactate, oses…

Caractéristiques des différents types d’oeufs

Types d’oeufs Quantité de vitellus

Répartition cytoplasmique

Taille Exemple de taxons concernés

AlécithesPas de

réserves ------------ ± 100 µmMammifères

aplacentaires et placentaires

OligolécithesRéserves

peu abondantes

Répartition homogène ± 100 µm

Echinodermes (oursins)

HétérolécithesRéserves

peuabondantes

Répartition inégale (existence d’un

gradient vitellus)± 1 mm

Amphibiens, annélides

Centrolécithes Réserves trèsabondantes

Vitellus au centre de l’oeuf

± 1 mm Insectes

Télolécithes Réserves trèsabondantes

Distribution généralisée . Zone

germinale réduite à un disque en

position polaire

± 1 cm Oiseaux

vitellus

Des enzymes (collagénases et enzymes lysosomiales) sécrétées par l’épithélium ovarien et la granulosa attaqueront la paroi folliculaire, l’acide hyalauronique sécrété par la corona radiata dissocie les cellules du cumulus oophorus avec l’action des muscles de la thèque expulsent l’ovule.

l’ovulation est incitée par l’hormone LH (luteinizinghormone) après l’action des FSH (follicule stimulatinghormone) sur les follicules ovariens suivant un cycle appelé cycle menstruel

les follicules libèrent des hormones (œstrogènes en particulier et AMPc) et de la progestérone.

le corps jaune (corpus luteum) organe endocrine sécrétant principalement la progestérone et l’œstrogène qui reste fonctionnel pendant la phase lutéinique et régresse à la fin du cycle ovarien en absence de fécondation.

la progestérone croissance et vascularisation de l’endométrium + augmentation de la T° du corps 1°c

absence de corps jaune chez les amphibiens

3- Déroulement de la fécondation

3- Déroulement de la fécondation

A- Attraction des spermatozoïdes vers l’ œuf

B- Reconnaissance réciproque des gamètes et fixation du spz à la zone pellucide

C- Réaction Acrosomiale

D- Fusion des membranes

E- Conséquences de la pénétration du spz dans l’ovocyte.

Après éjaculation, 3 ml de sperme environ est émis dans le vagin. Seuls les éléments mobiles pénètrent dans la glaire cervicale du col utérinDans le col utérin, la production de la glaire cervicale est maximale au moment de l'ovulation. Elle ne laisse passer les spermatozoïdes que pendant la phase d'ovulation c'est-à-dire 2 jours avant et 1 jour après.

Parmi les 300 millions de spermatozoïdes déposés dans la cavité vaginale, à peine 2 millions parviennent dans la cavité utérine grâce à leurs propres mouvements, les contractions du col utérin aideront par la suite le mouvement des autres spz.

Les autres spermatozoïdes sont éliminés soit par le pH acide du vagin, soit par les mailles de la glaire cervicale.

Au cours du transit utéro-tubaire, les spermatozoïdes sont aidés dans leurs déplacements par un courant liquidien créé par les mouvements des cils et les contractions de la paroi utérine et des trompes

Leur nombre diminue encore, car un bon nombre est digéré par les cellules phagocytaires.

Dans le tiers externe de l’oviducte, une dizaine de spermatozoïdes est retenue autour de l’ovocyte II, bloqué en métaphase II. la durée du trajet des spermatozoïdes, de la cavité vaginale jusqu’au tiers externe de l’oviducte, est de 30 minutes en moyenne.

Avant l'ovulation, le canal du col est étroit et ne contient que quelques petites glandes ; le mucus est très ramifié. Les spermatozoïdes «bouchonnent» à l'orifice de la portion vaginale du col. Lors de l'ovulation, le canal du col s'élargit et se peuple de nombreuses glandes très ramifiées ; les mailles du mucus s'agrandissent et des canaux s'y forment. Les spermatozoïdes peuvent passer

Dans l’appareil génital féminin, la durée de vie des spermatozoïdes est de 48 heures, quant à celle de l’ovocyte II est de 24 heures en moyenne dont la fertilité diminue à partir de la 7ème heure qui suit l’ovulation.

4-1 Attraction des spermatozoïdes vers l’ œuf

les spz sont attirés vers les œufs de la même espèce par chimiotactisme (substance chimique secrétée par l’œuf.) c’est le cas des : Cnidaires, Mollusques, Echinodermes… chez les mammifères d’après (Scott et Gilbert 2003) le chimiotactisme est encore discuté.

4-2 Reconnaissance réciproque des gamètes et fixation du spz à la zone pellucide

le spz capacité dont l’acrosome est intact se fixe spécifiquement en premier lieu aux protéines ZP3 de la zone pellucide grâce à des molécules de sa mb spermatique, c’est la reconnaissance des 2 gamètes.

4-2 Réaction Acrosomiale

Après fixation primaire (reconnaissance), la vésiculisation de la membrane du spermatozoïde et la membrane externe de l’acrosome provoque laréaction acrosomiale, qui consiste en une ouverture de l’acrosome dont il y’aura libération du contenu acrosomial (principalement 3 enzymes)

Les hyaluronidases : elles détruisent le ciment intercellulaire du cumulus oophorus et celui de la corona radiata ;

La C.P.E. (Corona Penetrating Enzym) : elle dissout les cellule de la corona radiata ;

L’acrosine: elle dépolymérise les glycoprotéines (ZP1), responsables de la consolidation de la zone pellucide.

Après fixation primaire (avec ZP3) au cours de la réaction acrosomique, la mb interne de l’acrosome en contact avec la zone pellucide implique la ZP2 pour une fixation secondaire.

la traversée de la zone pellucide du spz jusqu’au espace périvitellin est assurée par la lyse des enzymes et la propulsion flagellaire.

4-3 Fusion des membranes

le spz arrive tangentiellement à la surface de l’ovocyte il y a alors fusion de la mb de l’ovocyte avec la mb du segment équatorial du spz. (mammifère)

4-4 Conséquences de la pénétration du spz dans l’ovocyte.

a- Blocage de la polyspermie

b- Réactivité de la cellule- œuf

a- Blocage de la polyspermie

Par exocytose, les granules corticaux de l’ovocyte II rejettent leurs produits de sécrétions dans l’espace périvitellin, compris entre la zone pellucide et la membrane plasmique de l’ovocyte II, pour former la membrane de fécondation, qui intervient dans la destruction des sites récepteurs des spermatozoïdes et le blocage de la polyspermie (pénétration d’autres spz)

chez l’oursin il y’a le blocage rapide (avant la réaction corticale = blocage lent) il s’agit d’une modification du potentiel mb de la cellule-œuf

les granules corticaux contiennent des enzymes qui modifient la structure de la zone pellucide ex: ZP3, ZP2 (mammifères)

Chez l’oursin les granules corticaux contiennent : ca++, enzymes, mucopolysaccharides sulfatés, hyaline…), une enzyme modifie spécifiquement le récepteur de la bindine, la hyaline forme une couche autour de l’œuf.

b- Réactivité de la cellule- œuf

1.les signaux calcium : des pulsations périodiques d’influx de calcium à partir des réservoirs de R. endoplasmique cellulaire sont marquées lors de la pénétration du spz. (durée de qlq dizaines de sec chez l’homme).

cette mobilisation de ca++ intracellulaire contrôle l’exocytose des granules corticaux et le démarrage de devlp. De la cellule. (augmentation du pH).

cette dynamique de Ca++ assure avec des calciprotéinesmétabolisme + reprise de méiose + initiation de réplication ADN + déploiement de dvp. C.

2.La reprise de la méiose: au moment de la fécondation méiose bloquée au métaphase II Ce blocage est dû aux facteurs cytoplasmiques ovocytaires qui sont inactivés par l’apport de Ca++.

3.Reprise du métabolisme: marqué en particuliers par une augmentation de synthèse et de la consommation de l’oxygène de la cellule-œuf.

Les remaniements cytoplasmiques et polarité dorso-ventrale : chez qlq espèces (amphibiens et tuniciers …) marquée par la rotation d’équilibration et la rotation de symétrisation cette dernière permet l’acquisition de polarité dorso-ventrale du futur embryon.

c- Amphimixie et caryogamie

Formation des pronoyaux mâles et femelle

désorganisation de l’enveloppe du noyau du spzDécondensation de sa chromatine par rupture des ponts disulfure (remplacement des protamines par des histones)Reconstitution d’une nouvelle enveloppe nucléaire du spz c’est: le pronucleus mâle.

Après l’expulsion du seconde globule polaire une enveloppe nucléaire se reconstitue autour des chr de l’œuf et la chromatine se décondense c’est: le pronucleus femelle.

Réplication de l’ADN et migration des pronoyaux

Une fois les deux pronoyaux formés, leur duplication démarre simultanément

leur migration au centre de la cellule-œuf est assistée par l’action des microtubules du cytosquelette.

Amphymixie proprement dite

en contact des pronoyaux, leurs enveloppes nucléaires s’imbriquent étroitement sans fusionner

les chromosomes se condensent et un fuseau de division s’organise, les enveloppe nucl. disparaissent et les chr. Se disposent en plaque équatoriale sans se mélanger (pas de véritable noyau diploïde contrairement aux oursins)

Ovocyte + Corona r. + Zona p.

La rotation d'équilibration et de symétrisation

Pénétration spz – Trainée spermatique –Amphymixie