Introduction
La fécondation est un processus complexe qui implique la fusion d'un spermatozoïde et d'un ovule. La membrane du spermatozoïde joue un rôle essentiel dans ce processus, permettant au spermatozoïde de reconnaître et de se lier à l'ovule, puis de fusionner avec lui. Cet article explore les différents aspects du rôle de la membrane du spermatozoïde dans la fécondation.
Structure et composition de la membrane du spermatozoïde
La membrane du spermatozoïde est une structure complexe composée de lipides, de protéines et de glucides. Sa composition varie selon les régions du spermatozoïde, reflétant les différentes fonctions de ces régions. La membrane plasmique postacrosomique, par exemple, contient des protéines spécifiques impliquées dans la liaison à l'ovule.
Rôle de la membrane du spermatozoïde dans la reconnaissance et la liaison à l'ovule
La membrane du spermatozoïde contient des protéines de surface qui lui permettent de reconnaître et de se lier à l'ovule. Parmi ces protéines, on trouve la fertiline, une glycoprotéine intégrale de la membrane du spermatozoïde qui joue un rôle important dans les interactions spermatozoïde-ovule. Chez certaines espèces, seule la fertiline β est présente et sert uniquement à la fixation.
Rôle de la membrane du spermatozoïde dans la fusion avec l'ovule
Une fois que le spermatozoïde s'est lié à l'ovule, sa membrane doit fusionner avec celle de l'ovule pour permettre au matériel génétique du spermatozoïde de pénétrer dans l'ovule. La protéine SP-10, commune à de nombreuses espèces, servirait à la fusion.
Prévention de la polyploïdie
La fusion du spermatozoïde avec l'ovocyte provoque une libération massive de Ca++ intracellulaire d'origine ovocytaire (entre 1 à 3 minutes après la fusion). Les pulses de Ca++ se suivent à intervalles différents selon les espèces (entre 3 et 30 minutes) sur plusieurs heures. Cette élévation de Ca++ intracellulaire est due à l'activation classique d'une protéine G et à la probable libération d'un facteur cytoplasmique protéique situé dans la tête du spermatozoïde qui déclencherait le déstockage rapide du calcium lié à la calréticuline de la réserve du réticulum endoplasmique. Ce phénomène évite au zygote de contenir un multiple du nombre normal (diploïdie - 2n -) de ses chromosomes.
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Réaction corticale
L'élévation du Ca++ provoque la réaction corticale, fusion des granules corticaux avec la membrane cytoplasmique de l'ovocyte. Cette libération enzymatique provoque un large décollement de la zone pellucide qui modifie sa structure et prend le nom de membrane de fécondation. La fente périvitelline s'élargit pour former l'espace périvitellin. Ce décollement commence au niveau de la zone de fusion et gagne toute la membrane cytoplasmique en quelques dizaines de secondes.
La famille ADAM
La membrane du spermatozoïde contient des protéines de la famille ADAM (a disintegrin and metalloprotease domain). Les membres de cette famille sont des protéines ancrées à la membrane, structurellement apparentées aux désintégrines du venin de serpent, et impliquées dans divers processus biologiques impliquant les interactions cellule-cellule et cellule-matrice, notamment la fécondation, le développement musculaire et la neurogenèse.
Termes associés à la reproduction et au développement
- Alécithe : Ovocyte qui ne contient pas (ou très peu) de vitellus.
- Allantoïde : Annexe embryonnaire composée d’endoderme doublé de mésoderme vascularisé. Sert de « poche urinaire » et de surface d’échange respiratoire.
- Amnios : Annexe embryonnaire formée d’ectoderme doublé de mésoderme qui forme la cavité amniotique permettant la protection hydrique et mécanique de l’embryon.
- Amniote : Vertébré tétrapode qui développe un amnios au cours de son développement embryonnaire.
- Amplexus : Technique d’accouplement de la plupart des anoures et des urodèles.
- Apoptose : Mort cellulaire programmée.
- Area opaca : Périphérie de l’embryon des oiseaux durant le clivage et le début de la gastrulation.
- Axone : Prolongement cellulaire des neurones.
- Blastomère : Cellules du stade blastula.
- Canal de Wolff : Canal pair chez l’embryon des Vertébrés qui dérive du mésoderme intermédiaire et qui élimine l’urine des reins embryonnaires.
- Cellule ES : Cellules souches embryonnaires.
- Cellules satellites : Cellules souches chez l’adulte capable de régénérer des cellules musculaires striés squelettiques.
- Cellules souches : Cellules capables de s’auto-renouveler lors de leur prolifération.
- Centrosome : Centre organisateur des microtubules.
- Chromatide : Moitié d’un chromosome après la phase du cycle cellulaire issu de la réplication de l’ADN.
- Chromatine : Complexe formé par l’ADN associé à des protéines.
- Cil primaire : Région particulière de la cellule formée par un repli de la membrane plasmique autour d’un axonème.
- Clivage : Première étape du développement embryonnaire où le zygote puis l’embryon subit des mitoses successives.
- Corps jaune : Glande endocrine temporaire formée par les cellules folliculaires qui sont restées dans l’ovaire après l’ovulation.
- Crêtes neurales : Cellules multipotentes présentes chez les vertébrés, émigrant de la partie dorsale du tube neural à la fin de la neurulation.
- Croissant de Koller : Bande de cellules épithéliales à la limite latérale postérieure entre l’area opaca et de l’area pellucida en pré-gastrulation de l’embryon d’oiseau.
- Crossing-over : Échange réciproque de séquences d’ADN entre 2 chromatides de 2 chromosomes homologues lors de la prophase de première division de méïose.
- Cytoplasme : Contenu interne d’une cellule, situé entre la membrane plasmique et le noyau chez les cellules eucaryotes, ou entre la membrane et le nucléoïde chez les procaryotes.
- Dermomyotome : Côté dorso-latéral du somite une fois que le sclérotome en position ventrale a subi la transition épithélio-mésenchymateuse.
- Détermination : Activation d’un programme génétique dans une cellule qui restreint ses potentialités et l’engage vers une destinée cellulaire.
- Deutérostomien : Animal dont le blastopore a donné l’anus et dont la bouche se forme secondairement.
- Diblastique : Organisme qui n’a que deux feuillets (ectoderme et endoderme).
- Différenciation : Mise en place des caractéristiques spécifiques (moléculaires, morphologiques, fonctionnelles) d’un type cellulaire donné.
- Domaine de transactivation : Partie d’un facteur de transcription requise pour l’activation de la transcription d’un ou plusieurs gènes cibles.
- Enhancer : Séquences d’ADN auxquelles se lient des facteurs de transcription spécifiques pour contrôler la transcription d’un gène dans le temps et dans l’espace.
- Epididyme : Canal tortueux, collé au bord postérieur du testicule des amniotes.
- Epineurien : Organisme ayant un système nerveux central dorsal formé par lors de la neurulation par l’invagination et la fermeture d’un tube dorsal.
- Epistasie : Une situation dans laquelle le différentiel phénotypique de l’expression d’un génotype à un locus dépend du génotype à un autre locus.
- Extension convergente : Réarrangement cellulaire dans un tissu qui diminue sa taille dans une dimension et l’augmente dans une autre.
- Facteur de transcription : Protéine se fixant à l’ADN au niveau de séquences spécifiques, dans un contexte chromatinien particulier et qui contrôle la transcription.
- Fécondation : Union d’un gamète mâle et d’un gamète femelle qui aboutit à la formation d’un zygote diploïde.
- Folliculaires (cellules) : Cellules somatiques qui entourent l’ovocyte au sein de follicules.
- Germinale (lignée) : Ensemble des gamètes et des cellules embryonnaires aboutissant à donner ces gamètes.
- Gène à effet maternel : Un gène exprimé lors de l’ovogenèse et qui a des effets sur le développement de l’embryon.
- Gènes homologues : Gènes dont les séquences présentent un certain degré de similitude.
- Gènes paralogues : Gènes homologues dans le génome d’une même espèce et qui résultent d’un ou plusieurs évènements de duplication génique.
- Granules corticaux : Vésicules de sécrétion stockées sous la membrane plasmique de l’ovocyte qui sont exocytées à la suite de l’entrée du Ca2+ dans le cytoplasme suivant la fécondation.
- Haploinsuffisance : Le fait que la possession d’un seul allèle fonctionnel au lieu de deux provoque un phénotype.
- Hématopoïèse : Ensemble des processus de multiplication et de différenciation des cellules sanguines.
- Hétérochromatine : Structure chromatinienne compacte, souvent riche en séquences répétées, résistante à l’action de la DNAse I.
- Hétérolécithe : Ovocyte dont les réserves énergétiques (vitellus) assez abondantes sont réparties de manière inégale dans le cytoplasme.
- Hétérozygote : Locus avec deux allèles différents pour un gène donné.
- Homéostasie : Capacité d’un système à maintenir son équilibre pour ses paramètres vitaux, quelles que soient les contraintes externes.
- Homozygote : Locus avec deux allèles identiques pour un gène donné.
- Hyponeurien : Organismes dont le système nerveux est essentiellement formé d’une chaîne nerveuse ventrale de ganglions.
- Induction embryonnaire : Spécification d’un groupe de cellules dans l’embryon sous l’influence de signaux produits par un groupe de cellules voisines.
- Inhibition latérale : Capacité qu’a une cellule à inhiber les cellules voisines à prendre le même destin qu’elle.
- Larve : Forme post-embryonnaire immature des animaux à développement indirect.
- LncRNA : ARN de plus de 200 nucléotides qui ne codent pas une protéine.
- Locus : Emplacement sur un chromosome.
- Masse cellulaire interne : Cellules faisant saillie dans le blastocœle du blastocyste des mammifères euthériens et qui donnent toutes les cellules de l’embryon.
- Méristème apical caulinaire : Méristème qui génère la tige, les feuilles et après induction florale, les fleurs.
- Métamorphose : Période de la vie d’un animal qui correspond au passage d’une forme larvaire à une forme juvénile ou adulte.
- Müller (canaux de) : Canaux embryonnaires qui se développent chez les femelles mammifères en oviductes, utérus et en partie supérieure du vagin.
- Multipotence : Capacité d’une cellule souche à donner naissance à différents types cellulaires mais de manière plus restreinte que la pluripotence.
- Neurulation : Phase du développement embryonnaire où il y a individualisation du système nerveux central du reste de l’ectoderme.
- Organisateur : Région nécessaire et suffisante pour l’induction d’axes de polarité ou d’organes.
- Orthologue : Gènes qui dérivent d’un gène commun et qui appartiennent à deux espèces différentes.
- Ovariole : Chaîne de productions d’œufs qui compose les ovaires des insectes.
- Ovocyte : Gamète femelle en train d’accomplir sa méiose.
- Paralogue : Gènes qui dérivent d’un ancêtre commun à la suite d’une duplication dans le génome.
- Plaque neurale : Zone aplatie de l’ectoderme dorsal qui se forme au début de la neurulation et qui formera le tube neural.
- Pluripotence : Capacité d’une cellule à pouvoir se différencier en des types cellulaires provenant des 3 feuillets embryonnaires.
- Polarité planaire : Polarisation collective des cellules le long d’un plan tissulaire.
- Rhombomères : Unités répétées du rhombencéphale (région postérieure du cerveau).
- Rotation corticale : Rotation de la partie corticale du cytoplasme du zygote des Amphibiens contrôlée par le centriole apporté par le spermatozoïde qui permet de réorganiser les faisceaux de microtubules.
- Sac embryonnaire : Gamétophyte femelle chez les Angiospermes qui reste dans l’ovule.
- Sarcomère : Unité de contraction des cellules musculaires striées.
- Sclérotome : Tissu issu d’une portion de somite induite par la corde.
- Sénescence : État cellulaire caractérisé par un arrêt définitif du cycle cellulaire.
- Séquence signal : Courte séquence d’acides aminés qui détermine l’emplacement final d’une protéine dans la cellule.
- Silencers : Séquences d’ADN auxquelles se lient des facteurs de transcription spécifiques pour contrôler la transcription d’un gène dans le temps et dans l’espace (les silencers inhibent la transcription, contrairement aux enhancers).
- Somatopleure : Feuillet externe de la portion ventrale du mésoderme.
- Somites : Structures métamérisées des vertébrés formées par le mésoderme dorsal dit paraxial et donnant naissance aux vertèbres, aux muscles du tronc et des membres et au derme.
- Spermiogenèse : Étape finale de la spermatogenèse durant laquelle les spermatides issues de la méiose se transforment en spermatozoïdes.
- Suspenseur : Tissu allongé formé par des cellules en file indienne qui enfonce l’embryon des Angiospermes au centre de l’ovule et qui lui transmet des éléments nutritifs.
- TAD : Domaine topologique d’association.
- Territoire présomptif : Région d’un embryon à un stade donné du développement dont la destinée normale est connue.
- Totipotence : Capacité d’une cellule à pouvoir se différencier en l’ensemble des types cellulaires d’un organisme et de ses éventuelles annexes embryonnaires.
- Transition épithélio-mésenchymateuse : Processus par lequel des cellules épithéliales perdent leur adhérence entre elles, détruisent leur membrane basale et se mettent à devenir mésenchymateuses.
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