Introduction
Le spermatozoïde, cellule reproductrice mâle, joue un rôle fondamental dans la fécondation. Sa structure complexe, composée de la tête, de la pièce intermédiaire et du flagelle, est intimement liée à sa fonction. Cet article se concentre sur la pièce intermédiaire, une région métabolique essentielle qui fournit l'énergie nécessaire à la mobilité du spermatozoïde et, par conséquent, à sa capacité à féconder l'ovule.
Anatomie du spermatozoïde et fonction de la pièce intermédiaire
Un spermatozoïde est une cellule reproductrice mâle, également appelée gamète mâle. Sa principale mission est d’apporter le patrimoine génétique paternel à l’ovule féminin durant la fécondation. La tête du spermatozoïde humain contient le noyau, qui abrite le matériel génétique. Un capuchon appelé acrosome recouvre ce noyau, rempli d’enzymes nécessaires pour pénétrer l’ovule. Ensuite, on trouve une pièce intermédiaire pleine de mitochondries, produisant l’énergie nécessaire à la mobilité. Les spermatozoïdes ont une tête, une pièce intermédiaire et une région de la queue (flagelle) distinctes.
La pièce intermédiaire, zone située entre la tête et la queue du spermatozoïde, est le siège de l'activité métabolique de la cellule. Elle est constituée de mitochondries serrées qui produisent l'ATP (adénosine triphosphate), la principale source d'énergie cellulaire. L'ATP ainsi produit alimente le flagelle, qui s'étend du cou et de la pièce intermédiaire à travers la queue du spermatozoïde, lui permettant de déplacer l'ensemble du spermatozoïde.
En d'autres termes, la pièce intermédiaire contient les mitochondries qui fournissent l'énergie dont la queue a besoin pour bouger. La queue se déplace avec des mouvements de fouet d'avant en arrière pour propulser le sperme vers l'ovule. Les spermatozoïdes doivent atteindre l'utérus et la trompe de Fallope pour féconder l'ovule d'une femme.
Mobilité du spermatozoïde et rôle de l'AMPK
Les spermatozoïdes nagent au moyen d'un flagelle proéminent, composé d'un noyau de microtubules, dont le glissement est alimenté par la dynéine flagellaire. Ce réseau de microtubules et de protéines motrices et de liaison associées est connu sous le nom d'axonème. La mobilité des spermatozoïdes s’observe à différents temps : 1h et 3h après le recueil. L’asthénospermie peut avoir 3 origines : une malformation au niveau du flagelle, la présence d’anticorps anti-spermatozoïdes dirigés et fixés sur le flagelle, et une mauvaise qualité du plasma séminal.
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Pour assurer leur mobilité tout au long du parcours dans les voies génitales mâles puis femelles, et pour, ensuite, réussir leur réaction acrosomique sur le site de fécondation et leur pénétration dans l’ovocyte, les spermatozoïdes ont besoin de beaucoup d’énergie. L’AMPK (5’adenosine monophosphate-activated protein kinase) contrôle l’homéostasie énergétique en stimulant les voies productrices d’ATP et en inhibant les voies qui en consomment. Présente dans différents compartiments subcellulaires des spermatozoïdes, l’AMPK pourrait impacter les fonctions biologiques des gamètes.
La localisation de la forme active phospho-AMPK au niveau du flagelle et/ou de la pièce intermédiaire des spermatozoïdes chez les espèces où elle a été recherchée (verrat, coq) suggère que l’AMPK agit par phosphorylation des substrats protéiques participant au fonctionnement de l’appareil central de l’axonème qui sont essentiels pour la mobilité flagellaire. Le mécanisme impliqué pourrait être similaire à celui qui a été mis en évidence pour une AMPK-related kinase des testicules, la TSSK2 (testis-specific serine kinase 2), une Ser/Thr protéine kinase proche de l’AMPK.
Facteurs affectant la qualité et la fonction des spermatozoïdes
La santé et le fonctionnement des spermatozoïdes ne sont pas indépendants de facteurs internes ou externes. Une alimentation saine est bénéfique pour toutes les fonctions de l'organisme, y compris la structure et la fonction des spermatozoïdes. Ils contiennent des vitamines A, C, E et des minéraux tels que le zinc et le sélénium. L'ajout des nutriments mentionnés ci-dessus à votre alimentation améliore la santé et la fonction des spermatozoïdes.
Une étude de 2023 montre que la pratique régulière d'exercices d'intensité modérée peut améliorer la qualité et la fonction des spermatozoïdes. Des recherches ont montré que des niveaux de stress élevés et une mauvaise santé psychologique générale sont associés négativement à l’état de fertilité. Le tabagisme, la consommation excessive d'alcool et d'autres drogues récréatives peuvent réduire le nombre de spermatozoïdes et altérer leur motilité. Une étude de 2022 montre que différentes toxines environnementales, telles que les produits chimiques et l’exposition à la chaleur, peuvent altérer la fonction des spermatozoïdes.
Analyse du sperme et paramètres importants
L’analyse du sperme est l’examen le plus important dans l’évaluation de la fertilité masculine. Il existe, dans des conditions parfaitement normales, des fluctuations importantes des différents paramètres du sperme. Ceci résulte des conditions de prélèvement, du délai d’abstinence et de l’imprécision de certaines mesures. Une infection passagère qui s’accompagne de fièvre, le stress peuvent également avoir un impact. Un spermogramme anormal devra donc être renouvelé au minimum 3 mois plus tard (c’est la durée de fabrication des spermatozoïdes) afin de confirmer ou infirmer le premier résultat.
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Plusieurs paramètres sont évalués lors d'un spermogramme, notamment :
- Volume de l'éjaculat: Il doit normalement être compris entre 1,5 et 6 ml. Un volume trop faible ou trop élevé témoigne d’un dysfonctionnement de la prostate et des vésicules séminales.
- Nombre de spermatozoïdes: Il est normalement de 15 à 200 millions/ml et supérieur à 39 millions par éjaculat.
- Mobilité des spermatozoïdes: Elle est évaluée 1h et 3h après le recueil. L’asthénospermie (défaut de mobilité) peut avoir plusieurs origines, notamment des malformations du flagelle ou une mauvaise qualité du plasma séminal.
- Morphologie des spermatozoïdes: Le pourcentage de spermatozoïdes de forme normale doit être supérieure à 4% (selon la classification de Kruger). En deçà, on parle de tératospermie.
Rôle de l'AMPK dans la protection contre le stress oxydatif
L’AMPK semble participer aux mécanismes conduisant à la production de radicaux libres de l’oxygène (ROS). Bien qu’il reste encore des facteurs inconnus ou des difficultés à évaluer leur importance, l’objectif de nombreuses recherches est de prévenir ou de neutraliser les effets délétères de ces radicaux responsables de nombreux dommages moléculaires et cellulaires.
Un effet « antioxydant » de l’AMPK a été mis en évidence dans différents modèles. Dans la fonction reproductrice mâle, un lien entre mécanismes antioxydants et AMPK a également été décrit. Ainsi, dans les testicules de rats diabétiques et obèses, la metformine permet de réduire les niveaux de peroxydation des lipides (LPO) avec, associées, une stimulation de la stéroïdogenèse, une restauration de la spermatogenèse, et une augmentation de la concentration des spermatozoïdes et de leur motilité.
Au cours des dernières années, l’implication de l’AMPK dans la régulation des concentrations de ROS ou de LPO, ainsi que dans l’activité des principales enzymes antioxydantes présentes au niveau des spermatozoïdes, a été mise en évidence.
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