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Vidéo de la leçon : Production du sperme Biologie

Dans cette vidéo, nous allons apprendre comment décrire la structure d'un tube séminifère, ainsi que le processus de production du sperme.

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Transcription de vidéo

Dans cette vidéo, nous allons apprendre à décrire les structures présentes dans les testicules des hommes et leurs fonctions. Nous allons apprendre plus précisément comment est produit le sperme dans les tubes séminifères des testicules pour donner les gamètes mâles, les spermatozoïdes, capables de féconder un ovule.

Les spermatozoïdes sont les gamètes mâles, aussi appelés cellules reproductrices ou cellules sexuelles. La finalité d’un spermatozoïde est de féconder le gamète femelle, aussi appelé ovule, dans un processus connu sous le nom de reproduction sexuée. Le testicule est l’organe mâle où sont produits les spermatozoïdes. Les hommes en ont généralement deux.

Saviez-vous que la production de ces spermatozoïdes nécessite une température constante, inférieure de deux à trois degrés à celle du reste de l’abdomen? Certains scientifiques expliquent ainsi pourquoi le scrotum, qui est le sac de peau qui contient ces deux testicules, est situé juste à l’extérieur de l’abdomen. Des températures plus fraîches peuvent également être utiles pour prévenir les mutations dans les spermatozoïdes. La spermatogenèse est le processus par lequel des spermatozoïdes matures sont produits et développés dans ces testicules. Le préfixe «sperm-» fait référence aux spermatozoïdes eux-mêmes et le suffixe «-genèse» vient du mot grec qui signifie production, génération ou création. Les testicules sont également responsables de la production de la plupart des hormones sexuelles masculines, comme la testostérone. Ces hormones sexuelles masculines sont parfois appelées androgènes. Et elles sont responsables de stimuler le développement des organes sexuels masculins et de leurs caractéristiques sexuelles secondaires.

Les caractéristiques sexuelles secondaires sont des traits physiques qui se développent lorsqu’un individu atteint la maturité sexuelle pendant la puberté. Chez les hommes, certains exemples comprennent la mue de la voix et le développement de pilosité plus fournie sur le visage et le corps. Examinons de plus près la structure générale du testicule. Les tubes séminifères sont des structures qui constituent la majeure partie des testicules. Ces tubes séminifères sont de longs tubes enroulés situés dans les testicules et sont le lieu de la spermatogenèse. Une fois que les spermatozoïdes matures ont été produits dans les tubes séminifères, ils sont transportés vers cette région, qui s’appelle l’épididyme. L’épididyme est responsable du stockage de ces spermatozoïdes matures jusqu’à ce qu’ils soient nécessaires, moment auquel ils seront transportés dans le canal déférent. Le canal déférent peut alors transporter ces spermatozoïdes vers l’urètre, au bout duquel les spermatozoïdes sont éjaculés à l’extérieur du corps de l’homme. Parfois, cette éjaculation peut entraîner l’entrée de spermatozoïdes dans le vagin de la femme, où ils peuvent nager vers un ovule pour le féconder.

Examinons plus en détail la structure d’un tube séminifère et la zone qui l’entoure. Ce schéma montre la section transversale d’un tube séminifère et, en bleu, certaines des cellules qui l’entourent. Transverse est un mot qui signifie à travers. Et une coupe transversale est la vue que vous obtenez lorsque vous coupez quelque chose comme cette partie des tubes séminifères à angle droit par rapport à son axe vertical. Chaque tube séminifère contient un espace vide en son centre appelé la lumière du tube. La lumière du tube séminifère est utilisée pour transporter les spermatozoïdes matures comme celui-ci vers l’épididyme pour y être stockés. Vous pouvez voir qu’il existe un certain nombre de cellules constituant l’épithélium ou revêtement des tubes séminifères qui permettent de former la lumière du tube. L’un des types de cellules que contient cet épithélium sont les cellules de Sertoli.

Les cellules de Sertoli fournissent un soutien structurel et sécrètent un fluide qui sert à nourrir et à soutenir ces spermatozoïdes au cours de leur développement. Ces sécrétions fournissent également aux spermatozoïdes matures un liquide dans lequel ils peuvent nager. Les cellules de Sertoli aident également à réguler la spermatogenèse et pourraient même jouer un rôle dans la défense immunitaire pour aider les spermatozoïdes à survivre plus longtemps. Le reste des cellules de l’épithélium des tubes séminifères nous raconte toute l’histoire de la production des spermatozoïdes. Si nous observions une coupe transversale d’un tube séminifère au microscope, nous serions en mesure de voir les cellules à chaque différent stade de la spermatogenèse. Les cellules produites aux stades initiaux de la spermatogenèse sont situées dans la région externe d’un tube séminifère. Et au fur et à mesure que les étapes progressent, les cellules se déplacent vers la lumière du tube. La spermatogenèse convertit globalement les cellules germinales primaires diploïdes en spermatozoïdes matures haploïdes.

Les cellules germinales primaires, parfois appelées cellules germinales primordiales, sont des cellules souches diploïdes indifférenciées. Dans la plupart des organismes, elles sont présentes au stade précoce du développement embryonnaire des individus, à la fois dans les futurs testicules mâles et ovaires femelles. Comme ce schéma nous montre la coupe transversale d’un tube séminifère chez un mâle adulte, nous ne pouvons donc pas voir ici de cellules germinales primaires. Les cellules germinales primaires se divisent et se différencient pour former des gamètes haploïdes matures comme les spermatozoïdes. Le mot «diploïde» est utilisé pour désigner la plupart des cellules somatiques qui ont un lot complet de chromosomes. Chez les êtres humains, ce lot complet est composé de 46 chromosomes et parfois écrit comme «deux n». Chez les vertébrés comme l’Homme, le terme haploïde est uniquement utilisé pour désigner les gamètes. Les gamètes ont la moitié du nombre de chromosomes d’une cellule somatique normale, seulement 23 chez l’Homme, et sont parfois simplement référencés comme «n». Les spermatozoïdes et les ovules (gamètes femelles) sont tous deux des cellules haploïdes, et lorsqu’ils fusionnent lors de la fécondation, ils formeront un zygote avec un lot complet de 46 chromosomes.

Comme les cellules germinales primaires chez un mâle sexuellement immature, les cellules les plus externes des tubes séminifères, appelées spermatogonies, sont également diploïdes. Ceci est dû au fait qu’elles ont été formées par un type de division cellulaire appelée mitose. En nous rapprochant de la lumière du tube, nous pouvons voir quelques spermatides haploïdes. Ces cellules sont haploïdes, car elles sont formées par un autre type de division cellulaire appelé méiose, qui réduit de moitié le nombre de chromosomes dans une cellule. Ces spermatides haploïdes peuvent alors se différencier et se spécialiser en spermatozoïdes matures haploïdes. Ces spermatozoïdes matures peuvent ensuite être libérés dans la lumière du tube séminifère afin d’être transportés vers l’épididyme pour y être stockés.

Les cellules interstitielles sont toutes les cellules qui se trouvent dans les espaces entre les cellules fonctionnelles d’un tissu. Alors selon vous, quelles cellules que nous pouvons voir dans le schéma pourraient être les cellules interstitielles des testicules? Mettez la vidéo sur pause et réfléchissez. Si vous avez déduit que c’était ces cellules bleues entourant les tubes séminifères, félicitations! Elles sont appelées les cellules de Leydig. Et ce sont les cellules interstitielles spécifiques aux testicules. Comme les cellules qui composent les tubes séminifères sont les cellules fonctionnelles des testicules, celles qui les entourent sont les cellules interstitielles. Vous rappelez-vous de l’autre fonction principale des testicules? L’autre fonction principale des testicules est de sécréter des androgènes comme la testostérone, et c’est exactement le rôle des cellules de Leydig. Comme vous pouvez le voir, elles sont situées entre les tubes séminifères.

Voyons comment les hormones peuvent contrôler le processus de spermatogenèse en stimulant les cellules impliquées et en régulant le processus dans son ensemble. La production de spermatozoïdes matures commence lorsqu’un homme atteint la maturité sexuelle à la puberté, et continue généralement pour toute sa vie. La puberté provoque de nombreux changements dans le corps masculin qui sont principalement dus aux hormones. Certaines de ces hormones sont libérées par une glande du cerveau appelée hypophyse antérieure. Parmi ces hormones, il y a l’hormone lutéinisante, ou LH, qui est libérée en plus grande quantité à la puberté par l'hypophyse antérieure.

Le sang transporte ensuite la LH dans tout le corps, y compris vers les tissus cibles dans les testicules, où la LH se lie aux récepteurs de ses cellules cibles, les cellules de Leydig. Rappelez-vous, les cellules de Leydig sont les cellules interstitielles des testicules responsables de la sécrétion de testostérone. Lorsque la LH se lie aux récepteurs de ces cellules de Leydig, elle les stimule pour qu’elles remplissent cette fonction et libèrent de la testostérone. La testostérone et l’hormone lutéinisante sont toutes deux des hormones essentielles au processus de spermatogenèse car, lorsque l’une ou l’autre de ces hormones est absente, la spermatogenèse s’arrête.

Pendant ce temps, dans l’hypophyse antérieure, aussi appelée antéhypophyse, une autre hormone appelée hormone folliculo-stimulante et abrégée FSH est libérée dans la circulation sanguine. La FSH joue un rôle dans la production des gamètes chez les deux sexes. Elle va donc également se déplacer vers les tissus cibles des testicules. Dans le système reproducteur masculin, les cellules cibles de la FSH sont les cellules de Sertoli. Lors de la liaison aux récepteurs sur ces cellules de Sertoli, la FSH stimule la spermatogenèse. La FSH stimule ces cellules de Sertoli à produire des récepteurs à la testostérone, souvent appelés ABP, pour «protéines de liaison aux androgènes» en anglais. Ces récepteurs sont présentés à la surface des cellules de Sertoli, de sorte que la testostérone, produite par les cellules de Leydig, peut s’y fixer. La testostérone et la FSH aident toutes deux à réguler la spermatogenèse. En effet, leurs effets sur les cellules de Sertoli aident les spermatozoïdes à devenir matures et à fonctionner efficacement.

Par exemple, la testostérone et la FSH stimulent la sécrétion de fluides nourrissants riches en nutriments et la production de molécules régulatrices par les cellules de Sertoli pour faciliter la spermatogenèse. La testostérone aide également les cellules de Sertoli à soutenir le développement des spermatozoïdes adjacents jusqu’à ce qu’ils soient suffisamment matures pour se détacher de l’épithélium des tubes séminifères. Un manque de testostérone entraîne le détachement des spermatozoïdes alors qu’ils sont encore immatures, ou pas de détachement pas du tout. La testostérone pourrait même être responsable de l’achèvement du processus de méiose, en plus de ses autres fonctions dans la spermatogenèse.

Examinons plus en détail les étapes de la spermatogenèse et les différentes cellules produites par chaque étape. La spermatogenèse a quatre grandes étapes: la phase de multiplication, la phase d’accroissement, la phase de maturation et la phase de différenciation. Tout d’abord, voyons la phase de multiplication. Lorsque l’homme est encore sous sa forme embryonnaire, la plupart des cellules des tubes séminifères sont des cellules germinales primaires, qui, comme nous l’avons appris précédemment, sont des cellules diploïdes. Nous savons également que les cellules germinales primaires masculines subissent une mitose. Le processus de mitose et de prolifération produit un grand nombre de prospermatogonies diploïdes. Le préfixe «pro-» signifie avant. Ceci peut nous aider à nous rappeler que les prospermatogonies sont produites avant la naissance. Après la naissance, ces prospermatogonies vont devenir les cellules que nous avons déjà vues plus tôt, les spermatogonies diploïdes.

Une seule de ces cellules est appelée spermatogonium Mais voyons à quoi ressemblent ces spermatogonies dans les tubes séminifères. Les spermatogonies sont situées dans la région externe du tube séminifère, car elles sont les premières à se développer à partir des cellules germinales primaires. Au fur et à mesure que nous avançons dans les étapes de ce processus, nous pourrons ajouter les autres types de cellules sur ce schéma.

Voyons ensuite la deuxième étape de la spermatogenèse, parfois appelée phase d’accroissement. Au cours de cette étape, certaines spermatogonies se divisent par mitose, et se différencient en cellules appelées spermatocytes primaires, ou spermatocytes I. Comme vous pouvez le voir, les spermatocytes primaires sont situés un peu plus près de la lumière des tubes séminifères. Et ils perdent généralement contact avec la membrane basale des tubes séminifères.

Pouvez-vous déterminer si ces cellules sont diploïdes ou haploïdes? Mettez la vidéo sur pause et réfléchissez-y. Si vous avez dit diploïde, bravo! Une mitose a eu lieu, donc les spermatocytes primaires produits sont diploïdes. La troisième étape de la spermatogenèse est la phase de maturation. Nous avons déjà appris que lorsqu’un homme atteint la puberté, il y a généralement une augmentation de son taux de testostérone. Ceci déclenche la méiose des spermatocytes primaires qui ont dupliqué leur information génétique au cours de la phase d’accroissement. Vous vous rappelez peut-être que la méiose implique deux étapes de division cellulaire, la méiose unou méiose réductionnelle et la méiose deux ou méiose équationnelle.

Dans la méiose un, les spermatocytes primaires deviennent des spermatocytes secondaire, ou spermatocytes II. Maintenant, ces cellules sont-elles diploïdes ou haploïdes? Mettez la vidéo sur pause et réfléchissez. Les spermatocytes secondaires sont des cellules haploïdes. Ces cellules ont donc la moitié du nombre de chromosomes des spermatocytes primaires. Dans la méiose deux, les spermatocytes secondaires se divisent à nouveau pour former des spermatides haploïdes. La dernière étape de la spermatogenèse est la phase de différenciation. Au cours de la phase de différenciation, les spermatides haploïdes rondes développent des queues, les flagelles, ainsi que d’autres spécialisations qui en font des spermatozoïdes matures, haploïdes. Ces spermatozoïdes matures sont maintenant capables de féconder l’ovule d’une femelle.

Outre la formation d’un flagelle, une autre spécialisation des spermatozoïdes est la formation d’une structure appelée acrosome sur la «tête» du spermatozoïde, à partir de laquelle des enzymes hydrolytiques pourront être libérées pour aider les spermatozoïdes à pénétrer dans l’ovule. Ces spermatozoïdes matures sont maintenant prêts à être libérés dans la lumière du tube séminifère pour se rendre à l’épididyme, où ils subiront leur développement final et leur stockage.

En résumé, la spermatogenèse consiste en une phase de multiplication où les cellules germinales primaires diploïdes se divisent plusieurs fois par mitose pour former de nombreuses prospermatogonies diploïdes, qui se développent ensuite en spermatogonie diploïde après la naissance. S’ensuit la phase d’accroissement, où les spermatogonies se divisent par mitose et se différencient pour se développer en spermatocytes primaires diploïdes. Dans la phase de maturation, les spermatocytes primaires entrent en méiose un, ce qui réduit de moitié leur nombre de chromosomes et donne des spermatocytes secondaires haploïdes. Ces cellules entrent ensuite en méiose deux pour former des spermatides haploïdes. Les spermatides subissent ensuite une différenciation et se développent en spermatozoïdes matures haploïdes.

Il est maintenant temps pour nous de résumer les points clés que nous avons vus dans cette vidéo. Les testicules des êtres humains masculins contiennent des structures appelées tubes séminifères, où a lieu la spermatogenèse, c’est-à-dire la production des spermatozoïdes. Ces tubes séminifères contiennent des cellules de Sertoli, qui soutiennent les spermatozoïdes en développement et sécrètent un fluide qui leur apporte les nutriments nécessaires. Les testicules contiennent également des cellules interstitielles spécifiques appelées cellules de Leydig qui sécrètent la testostérone.

La spermatogenèse comporte quatre étapes: la multiplication, l’accroissement, la maturation et la différenciation. La phase de multiplication implique la division des cellules germinales primaires par mitose pour produire de nombreuses spermatogonies après la naissance de l’individu mâle. La phase d’accroissement comprend à nouveau une division par mitose de ces spermatogonies, qui se différencient en spermatocytes primaires. La phase de maturation commence par la division par méiose des spermatocytes primaires, donnant d’abord des spermatocytes secondaires haploïdes, puis des spermatides haploïdes. La phase de différenciation convertit ces spermatides en spermatozoïdes matures qui sont libérés dans la lumière du tube séminifère.

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