PRODUCTION ET TRANSPORT DES SPERMATOZOIDES

1. ECOLE NATIONALE VETERINAIRE T O U L O U S E PRODUCTION ET TRANSPORT DES SPERMATOZOIDES V. Gayrard Physiologie Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse 23, chemin des Capelles 31076 Toulouse

2. PRODUCTION ET TRANSPORT DES SPERMATOZOIDES • I. Aspects cinétiques de la spermatogenèse • Cinétique de la spermatogenèse • Efficacité de la spermatogenèse • II. Régulation de la spermatogenèse • Régulation endocrine de la spermatogenèse • Régulation intra-gonadique des fonctions testiculaires • III. Transport des spermatozoïdes • Transport épididymaire • Transport dans les voies génitales maternelles

3. Appareil reproducteur mâle

4. Cordon spermatique Vaisseaux sanguins et nerfs Tubes séminifères Tête de l’épididyme Canaux efférents Canal déférent Rete Testis Tubes droits Corps de l’épididyme Queue de l’épididyme Lobule Septum Tunique albuginée Tunique vaginale Cavité de la tunique albuginée Testicules

5. Les testicules • Poids testicules: âge, saison • Localisation testicules: espèce, âge, t° • Cryptorchidie • Début méiose: puberté • Processus complexe, cyclique

6. Moment de la migration gonadique Taureau 24eme semaine de la gestation Bélier 12eme semaine de la gestation Verrat 10eme semaine de la gestation Etalon Aux environs de la naissance ; Le testicule reste parfois jusqu'à l’âge d’1 an coincé dans le bas du trajet inguinal Chien Entre la 6è et la 10è semaine après la naissance Chat Aux environs de la 3eme semaine après la naissance

7. Tube séminifère Cellule de Sertoli Cellules interstitielles AMH (hormone anti-mullérienne) Régression des canaux de Müller Testostérone Testostérone Insl3 Cellules de Leydig 5-réductase Testostérone Testostérone Testostérone Masculinisation du système reproducteur interne (canaux de Wolff) 5-réductase Insl3 DHT DHT DHT DHT Masculinisation de l’appareil génital externe et de la prostate Développement du gubernaculum et descente des testicules dans le scrotum Masculinisation du cerveau Masculinisation des tissus corporels Différenciation sexuelle du système reproducteur Insl3: Insulin like factor 3 DHT: dihydrotestostérone

8. Les testicules: effet saison

9. Muscle interne oblique Muscle externe oblique Ligament suspenseur du pénis Pénis (coupe) Septum médian du scrotum Muscle crémaster Fascia externe spermatique Fascia superficiel contenant le Scrotum muscle dartos Peau Extrémité du canal inguinal Cordon spermatique Canal déférent Fibres du système nerveux autonome Plexus paminiforme des veines testiculaires Artère testiculaire Epididyme Tunique vaginale Tunique albuginée Fascia interne spermatique Thermorégulation

10. Jonction serrées entre des cellules de Sertoli Cytoplasme de cellules de Sertoli Spermatogonie Cellules de Sertoli Lame basale Cellule fille type A Cellule fille type B Spermatogonie Mitose Croissance Entrée en méiose I Fin de la méiose I Méiose II Compartiment basal Déplacement Spermatocyte primaire Spermatocyte secondaire Spermatide Spermatide Spermatozoïde Méiose Spermatogenèse Compartiment adluminal Spermiogenèse Pont cytoplasmique Lumière des tubes séminifères Spermatogenèse

11. Architecture tubulaire Spermatides Spermatocyte primaire Spermatogonie Membrane basale Cellule de Leydig Vaisseau sanguin

13. Cellules de Sertoli • Jonctions serrées: barrière sang-testicule • Source de nutriments pour les cellules en division • Rôle dans le déplacement des cellules en division vers la lumière • Sécrétion du fluide testiculaire: transport des spermatozoïdes • Production de médiateurs chimiques qui participent à la régulation de la spermatogenèse

14. Réorganisation noyau: Elongation nucléaire Mise en place de l ’acrosome Migration vésicules golgiennes Assemblage des structures de la queue Appareil de Golgi Mitochondrie Acrosome Acrosome Noyau Pièce intermédiaire Centrioles Noyau du spermatide Tête Microtubules Flagelle Cytoplasme en excès Queue Spermiogenèse: spermatides-spermatozoïdes

15. La spermatogenèse: vagues mitotiques progressant selon un trajet hélicoïdal

16. CINETIQUE SPERMATOGENESE • Production continue spermatozoïdes • Renouvellement cellules souche (spermatogonies Ao) • Durée spermatogenèse variable selon espèce • Entrée synchrone en spermatogenèse associations cellules • Evolution chronologique des associations cellulaires=cycle de l’épithélium séminal

17. Hamster 8.7 35 Souris 8.8 35 Rat 13.3 53.2 Homme Chien 13.6 16 54.4 74 Spermatogenèse (durée en jours) Spermatogenèse Espèces Cycle de l’épithélium séminal Macaque 10.5 42 Lapin 10.5 51.8

18. Cinétique de la spermatogenèse • Stratification paroi TS: • 4-5 générations cellules (homme) • Associations cellulaires de composition constante=stade • Succession chronologique stades associations cellulaires • Onde spermatogénétique

20. Onde spermatogénétique

21. Efficacité de la spermatogenèse Conc sperm (108/mL) 0.1-0.2 0.8-1.2 1.2-2 0.1-1.5 1.5-28 0.6-5.4 0.5-3.5 Voléjaculat (ml) 200-250 3-5 0.3-1 50-100 0.01-0.3 2-25 0.4-0.6 Espèce Verrat Taureau Bélier Etalon Chat Chien Lapin Age (mois) 5-8 12-14 6-8 20-24 9 10-12 4-12

22. Efficacité de la spermatogenèse

23. Contrôle endocrinien spermatogenèse • Hypophysectomie • Immunisation contre le GnRH  Inhibition spermatogenèse • Administration testostérone Rétablissement spermatogenèse Rôle essentiel de la testostérone

24. Contrôle endocrinien de la spermatogenèse • Testostérone: initiation et maintien spermatogenèse • FSH: Initiation spermatogenèse puberté • Testostérone et FSH • Effet via cellules de Sertoli • Suppression T • Apoptose cellules germinales • Testostérone: facteurs survie cellulaire

25. Contrôle endocrinien de la spermatogenèse FSH LH + + Cellule de Sertoli Cellule de Leydig + + Liaison spécifique ABP Testostérone (T) Concentrations testiculaires T Spermatogenèse ABP: Androgen-Binding Protein

26. FSH + cellules de Sertoli • estradiol • inhibine • ABP • Jonctions serrées (TJ) Hypothalamus GnRH Ant. Hypophyse Rétrocontrôle négatif de E2 et de l’inhibine Rétrocontrôle négatif des androgènes FSH LH ABP + T E2 Cellules de Leydig Inhibine Cellule de Sertoli T TJ Cellules germinales ABP Tube séminifère

27. REGULATION INTRA-GONADIQUE • Interactions cellules de Sertoli-cellules germinales • Rôle cellules Sertoli/cellules germinales • Protecteur • Nourricier • Migration, phagocytose • Production liquide interstitiel • Synthèses protéines: inhibine (-), activine (+), TGF- (-)

29. Transport épididymaire spermatozoïdes (jours) Tête 1-2.5 1 1 2 3 Corps 0.5 1.5 3 2 2 Queue 5 6 8 10 4-9 Durée totale 1-12 7.5-10 13 14 9.14 Espèce Homme Etalon Bélier Taureau Porc

30. Transport spermatozoïdes • Epididyme: • Transport, survie (queue) et maturation spermatozoïdes • Maturation épididymaire: • Acquisition de la mobilité fléchante • Acquisition de l ’aptitude à se fixer à la ZP • Acquisition de l ’aptitude à féconder et assurer un développement normal

31. RAPPROCHEMENT ET TRANSPORT DES GAMETES • Rencontre des gamètes: ampoule • Transport gamète femelle: ovocyte II ovulé • Gamète mâle: lieu de dépôt, motilité, contractions utérines, obstacles

32. Site éjaculation et stratégies Caractéristiques sperme Légère coagulation Concentration élevée Volume important, distension cervix Volume important, rétention pénis Site d ’éjaculation Vagin Vagin Utérus Cervix, utérus Espèce Homme, lapin, Taureau, bélier Etalon Chien, verrat

33. Lieu de dépôt du sperme

34. RAPPROCHEMENT ET TRANSPORT DES GAMETES Col de l’utérus

35. TRANSPORT DES GAMETES MALES • Phase transit rapide (qq min) suivie transit lent (plusieurs h) • Motilité propre • Obstacles: col de l ’utérus, jonction utéro-tubaire • Pertes: phagocytose, reflux • Viscosité du mucus cervical • Contractions myomètre

36. Durée transport spermatozoïdes Vache Brebis Lapine Truie Ratte 8 h 6 h 4-6 h 5 h 1 h

37. Transport des spermatozoïdes 80 descendantes ascendantes 50 % Propagation 0 OV Heures 24 -24 0 100 0 Taux de conception (%)

38. Capacitation • Spermatozoïde éjaculé dans le plasma séminal (sécrétions glandes annexes): pas de capacité à féconder • Nécessité séjour dans voies génitales femelles • Capacitation=changements pour acquérir capacité à féconder • Durée: 6-8 h • Survie dans voies génitales femelles: 6-12 h (rat) à 135j (chauve-souris)

39. Rôle des sécrétions utérines • Capacitation (durée variable) • Volume maximal au moment oestrus • Enzymes protéolytiques: élimination composés surface • Esterases, osidases: fourniture composés faible p.m.

40. Rôle des trompes utérines • Jonction utéro-tubaire: limite nombre de spermatozoïdes entrant dans les trompes utérines • Immobilisation spermatozoïdes dans isthme (mucus visqueux): stockage et survie spermatozoïdes • Activation spermatozoïdes dans ampoule

41. Conclusion • Spermatogenèse: processus complexe, continu • Efficacité de la spermatogenèse • Transport des spermatozoïdes • Rôle des sécrétions utérines