Introduction
La fécondation, processus fondamental de la reproduction sexuée, repose sur l'union des gamètes, cellules reproductrices mâles et femelles. Cet article explore en détail le schéma de fécondation des cellules germinales, en mettant en lumière les mécanismes complexes qui régissent la formation et la différenciation de ces cellules, ainsi que les facteurs génétiques et hormonaux qui influencent le développement de l'appareil reproducteur.
Mise en place de l'appareil génital durant le développement embryonnaire
L'appareil génital se met en place lors du développement embryonnaire. Ce phénomène est sous le contrôle de plusieurs gènes et hormones, en relation avec les chromosomes sexuels présents. Le début de ce développement est commun aux deux sexes.
Les cellules du corps humain contiennent, dans leur noyau, 23 paires de chromosomes, portant les gènes. Ce bagage génétique provient de la mère (23 chromosomes) et du père (23 chromosomes). La 23e paire est différente selon le sexe : les femmes héritent d’un chromosome X de chaque parent ; tandis que les hommes héritent d’un chromosome Y provenant de leur père et d’un chromosome X venant de leur mère.
On sait que chez certaines espèces animales (la drosophile, par exemple), le sexe est déterminé par le nombre de chromosomes X (plus précisément, par le rapport entre le nombre de chromosomes X et le nombre d’autosomes). On peut observer, chez certains rares individus de l’espèce humaine, des anomalies dans le nombre de chromosomes sexuels.
- X0 : Absence d’un chromosome X.
- Y0 : Absence du chromosome Y. Cette anomalie est létale.
- XXY : Présence d’un chromosome X surnuméraire. Le syndrome de Klinefelter représente environ une naissance sur 700.
- XXYY, XXXY, XXXXY ou XXX/XY : Présence de chromosomes surnuméraires.
- XXX : Présence d’un chromosome X surnuméraire. Fréquence de 1/500 naissances.
Ces observations montrent que le sexe phénotypique de l’individu ne semble pas lié au nombre de X mais plutôt à la présence ou l’absence du Y. Le chromosome Y a un rôle fondamental dans la détermination du sexe dans l’espèce humaine.
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Rôle du Gène SRY dans la Détermination du Sexe Gonadique
La détermination du sexe gonadique dépend donc de la présence du gène SRY. Chez les individus de sexe masculin, la protéine issue de l’expression du gène SRY agirait en déclenchant une cascade d’autres gènes. La protéine SRY est composée de 204 acides aminés. Cette courbure de l’ADN, suite à la fixation de SRY, aurait pour conséquence de permettre le rapprochement et l’interaction des facteurs de transcription contrôlant la différenciation des gonades. Bien que le sexe de l’embryon soit déterminé par la présence des chromosomes X et Y dès la fécondation, la gonade embryonnaire des Mammifères présente d’abord un stade indifférencié durant lequel elle ne possède aucun caractère mâle ni femelle.
Importance des Cellules Germinales Primordiales (PGC)
Les cellules germinales précoces, appelées cellules germinales primordiales (PGC), sont spécifiées par des facteurs maternels ou par des signaux inductifs. Une fois spécifiées, les PGC ignorent les programmes de différenciation somatique et migrent vers le site dans lequel se forme la gonade.
Migration des Cellules Germinales Primordiales (PGC)
Les PGC migrent dans l’épithélium endodermique de l’intestin postérieur où 170 à 350 PGC se trouvent au jour 9 du développement fœtal chez la souris, puis le long du mésentère dorsal vers les crêtes génitales situées dans le toit du cœlome qui est le site du développement des gonades. Durant cette migration, les PGC sont entourées de cellules sécrétant SCF (pour Stem Cell Factor) qui est indispensable pour leur survie et leur migration.
Différenciation des Gonades : Testicules et Ovaires
La différenciation sexuelle des gonades, en testicules ou en ovaires, se produit dans l’embryon de 12 à 13 jours. Durant le début de leur développement, les PGC subissent une reprogrammation épigénétique importante qui permet, entre autres, d’effacer des marques épigénétiques d’origine parentale ou provenant du début du développement embryonnaire. L’embryon femelle de souris de 13 jours possède un ovaire différencié avec toutes les PGC converties en ovogonies en division active.
Gamétogenèse: Formation des Gamètes Haploïdes
Tout organisme est constitué à la fois de cellules non-sexuelles et de cellules sexuelles. Mais ces cellules n'ont pas le même nombre de chromosomes. Les cellules non sexuelles, constituant l'immense majorité des cellules d'un organisme, sont qualifiées de somatiques. Une cellule somatique possède en double l'information génétique ; elle est qualifiée de diploïde car les chromosomes de cette cellule peuvent être associés par paires d'homologues. Le caryotype est alors noté symboliquement 2n (ex : homme 2n = 46).
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Par opposition aux cellules somatiques, les cellules germinales ont la capacité de former les gamètes ou cellules sexuelles. Dans les gamètes, on ne compte qu'un seul exemplaire de chaque type chromosomique : les gamètes sont des cellules haploïdes, à n chromosomes (ex : homme n = 23).
Tout cycle de reproduction est marqué, du point de vue chromosomique, par deux événements majeurs communs à tous les êtres vivants : la méiose permettant la formation de gamètes haploïdes à partir de cellules diploïdes et la fécondation qui par union des 2 gamètes haploïdes, forme une cellule œuf diploïde.
Fécondation in Vitro (FIV) et Injection Intracytoplasmique de Spermatozoïdes (ICSI)
Les ovocytes et les spermatozoïdes sont mis en présence. Puis ovocytes et spermatozoïdes sont placés dans un milieu de culture favorable à leur survie et mis dans l’incubateur à 37°C. Pendant les heures qui suivent, certains spermatozoïdes vont traverser le cumulus (nuage de cellules) et s’attacher à la zone pellucide qui entoure l’ovocyte. En général, un seul de ces spermatozoïdes parvient à traverser la zone pellucide, atteindre la surface de l’ovocyte et pénétrer dans l’ovocyte.
Les ovocytes sont débarrassés du nuage de cellules qui les entourent (corona radiata). Pour cela, ils sont placés dans un milieu contenant des enzymes destinés à dissocier et à disperser ces cellules. C’est l’étape de « décoronisation », qui est ensuite parachevée, au moyen de pipettes très fines. La maturation de l’ovocyte est en général achevée lors du recueil des ovocytes mais il arrive que quelques-uns des ovocytes soient encore immatures.
L’IMSI (Injection Magnifiée de Spermatozoïde) suit le même procédé, à la seule différence que l’observation des spermatozoïdes se fait avec un microscope spécial. Il est alors possible grâce à l’IMSI, d’observer des détails qui ne sont pas visibles autrement.
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