ECOLE NATIONALE VETERINAIRE TOULOUSE PRODUCTION ET TRANSPORT DES

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ECOLE NATIONALE VETERINAIRE TOULOUSE PRODUCTION ET TRANSPORT DES SPERMATOZOIDES V. Gayrard Physiologie Ecole Nationale

ECOLE NATIONALE VETERINAIRE TOULOUSE PRODUCTION ET TRANSPORT DES SPERMATOZOIDES V. Gayrard Physiologie Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse 23, chemin des Capelles 31076 Toulouse

PRODUCTION ET TRANSPORT DES SPERMATOZOIDES n I. Aspects cinétiques de la spermatogenèse n n

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

Appareil reproducteur mâle

Appareil reproducteur mâle

Testicules Cordon spermatique Vaisseaux sanguins et nerfs Tubes séminifères Tête de l’épididyme Canaux efférents

Testicules 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

Les testicules n n n Poids testicules: âge, saison Localisation testicules: espèce, âge, t°

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

Moment de la migration gonadique Taureau 24 eme semaine de la gestation Bélier 12

Moment de la migration gonadique Taureau 24 eme semaine de la gestation Bélier 12 eme semaine de la gestation Verrat Etalon 10 eme semaine de la gestation 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 3 eme semaine après la naissance

Différenciation sexuelle du système reproducteur Tube séminifère Cellule de Sertoli Cellules interstitielles AMH (hormone

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

Les testicules: effet saison

Les testicules: effet saison

Thermorégulation Muscle interne oblique Muscle externe oblique Ligament suspenseur du pénis Pénis (coupe) Septum

Thermorégulation 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

Spermatogonie Lame basale Méiose Mitose Croissance Entrée en méiose I Fin de la méiose

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

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

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

Cellules de Sertoli n n n Jonctions serrées: barrière sangtesticule Source de nutriments pour

Cellules de Sertoli n n n Jonctions serrées: barrière sangtesticule 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

Spermiogenèse: spermatidesspermatozoïdes Appareil de Golgi Mitochondrie Acrosome Noyau du spermatide n n Flagelle Cytoplasme

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

La spermatogenèse: vagues mitotiques progressant selon un trajet hélicoïdal

La spermatogenèse: vagues mitotiques progressant selon un trajet hélicoïdal

CINETIQUE SPERMATOGENESE n n n Production continue spermatozoïdes Renouvellement cellules souche (spermatogonies Ao) Durée

CINETIQUE SPERMATOGENESE n n n 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

Spermatogenèse (durée en jours) Espèces Cycle de l’épithélium séminal Spermatogenèse Hamster 8. 7 35

Spermatogenèse (durée en jours) Espèces Cycle de l’épithélium séminal Spermatogenèse Hamster 8. 7 35 Souris 8. 8 35 Macaque 10. 5 42 Lapin 10. 5 51. 8 Rat 13. 3 53. 2 Chien 13. 6 54. 4 Homme 16 74

Cinétique de la spermatogenèse n Stratification paroi TS: 4 -5 générations cellules (homme) n

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

Onde spermatogénétique

Onde spermatogénétique

Efficacité de la spermatogenèse Conc sperm Espèce Age (mois) Vol éjaculat (ml) (108/m. L)

Efficacité de la spermatogenèse Conc sperm Espèce Age (mois) Vol éjaculat (ml) (108/m. L) Verrat 5 -8 200 -250 0. 1 -0. 2 Taureau 12 -14 3 -5 0. 8 -1. 2 Bélier 6 -8 0. 3 -1 1. 2 -2 Etalon 20 -24 50 -100 0. 1 -1. 5 Chat 9 0. 01 -0. 3 1. 5 -28 Chien 10 -12 2 -25 0. 6 -5. 4 Lapin 4 -12 0. 4 -0. 6 0. 5 -3. 5

Efficacité de la spermatogenèse Espèce Age puberté Poids du Poids des 2 corps (kg)

Efficacité de la spermatogenèse Espèce Age puberté Poids du Poids des 2 corps (kg) testicules (g) Prod/j (109) Prod/j/g testicule (106) Nombre de sperm/éjaculat (106) Homme 12 -13 ans 70 40 0. 2 5 200 Taureau 9 -12 mois 1200 800 7. 5 12 6000 Etalon 13 -24 mois 1000 340 5. 3 16 7000 Bélier 112 -185 j 100 500 9. 5 21 4000 Verrat 5 -8 mois 200 720 16. 2 23 15000 Rhésus 3 ans 12 70 1. 1 23 400 Rat 40 -50 j 0. 3 4 0. 086 23 58 Hamster 6 -8 sem 0. 15 4 0. 074 24 80 Lapin 6 -7 mois 4 6 0. 016 25 120

Contrôle endocrinien spermatogenèse n n n Hypophysectomie Immunisation contre le Gn. RH Inhibition spermatogenèse

Contrôle endocrinien spermatogenèse n n n Hypophysectomie Immunisation contre le Gn. RH Inhibition spermatogenèse Administration testostérone Rétablissement spermatogenèse Rôle essentiel de la testostérone

Contrôle endocrinien de la spermatogenèse n n n Testostérone: initiation et maintien spermatogenèse FSH:

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

Contrôle endocrinien de la spermatogenèse FSH LH + + Cellule de Leydig + Cellule

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

FSH + cellules de Sertoli • estradiol • inhibine • ABP • Jonctions serrées

FSH + cellules de Sertoli • estradiol • inhibine • ABP • Jonctions serrées (TJ) Hypothalamus Gn. RH Ant. Hypophyse Rétrocontrôle négatif des androgènes Rétrocontrôle négatif de E 2 et de l’inhibine LH FSH ABP + T E 2 Cellules de Leydig Inhibine Cellule de Sertoli T TJ Cellules germinales ABP Tube séminifère

REGULATION INTRA-GONADIQUE n Interactions cellules de Sertoli-cellules germinales n Rôle cellules Sertoli/cellules germinales n

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

Transport épididymaire spermatozoïdes (jours) Espèce Tête Corps Queue Durée totale Homme 1 -2. 5

Transport épididymaire spermatozoïdes (jours) Espèce Tête Corps Queue Durée totale Homme 1 -2. 5 0. 5 5 1 -12 Etalon 1 1. 5 6 7. 5 -10 Bélier 1 3 8 13 Taureau 2 2 10 14 Porc 3 2 4 -9 9. 14

Transport spermatozoïdes n Epididyme: n n Transport, survie (queue) et maturation spermatozoïdes Maturation épididymaire:

Transport spermatozoïdes n Epididyme: n n Transport, survie (queue) et maturation spermatozoïdes Maturation épididymaire: n n n 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

RAPPROCHEMENT ET TRANSPORT DES GAMETES n n n Rencontre des gamètes: ampoule Transport gamète

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

Site éjaculation et stratégies Site d ’éjaculation Caractéristiques sperme Espèce Vagin Légère coagulation Homme,

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

Lieu de dépôt du sperme

Lieu de dépôt du sperme

RAPPROCHEMENT ET TRANSPORT DES GAMETES Col de l’utérus

RAPPROCHEMENT ET TRANSPORT DES GAMETES Col de l’utérus

TRANSPORT DES GAMETES MALES n n n Phase transit rapide (qq min) suivie transit

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

Durée transport spermatozoïdes Vache 8 h Brebis 6 h Lapine 4 -6 h Truie

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

Transport des spermatozoïdes % Propagation 80 descendantes ascendantes 50 0 -24 0 OV 24

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

Capacitation n n Spermatozoïde éjaculé dans le plasma séminal (sécrétions glandes annexes): pas de

Capacitation n n 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 135 j (chauve-souris)

Rôle des sécrétions utérines n n Capacitation (durée variable) Volume maximal au moment oestrus

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

Rôle des trompes utérines n n n Jonction utéro-tubaire: limite nombre de spermatozoïdes entrant

Rôle des trompes utérines n n n 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

Conclusion n n Spermatogenèse: processus complexe, continu Efficacité de la spermatogenèse Transport des spermatozoïdes

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