Vidéo de la leçon : Fécondation et grossesse Biologie

Dans cette vidéo, nous allons apprendre à décrire le processus de fécondation et le développement de l’embryon qui suit, y compris la formation de jumeaux.

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Transcription de vidéo

Dans cette vidéo, nous allons apprendre comment, où et quand la fécondation chez les humains se produit. Nous découvrirons les événements du développement embryonnaire qui suivent la fécondation et génèrent un nouvel être humain, et comment, dans certains cas, la fécondation peut entraîner la production de jumeaux identiques ou non identiques.

Les humains se reproduisent de façon sexuée, ce qui signifie qu’un zygote diploïde se forme par la fusion d’un gamète masculin et féminin dans un processus appelé fécondation. Le gamète masculin est appelé spermatozoïde, et le gamète féminin est appelé ovule. Ces deux gamètes sont décrits comme des cellules haploïdes, ce qui est parfois représenté par 𝑛, car ils contiennent la moitié des informations génétiques d’une cellule corporelle normale. Chez l’Homme, cela signifie que chaque gamète ne contient que 23 chromosomes au lieu des 46 habituels présents dans la plupart des cellules. En effet, lorsque les noyaux des gamètes fusionnent à la fécondation, ils forment un zygote avec un ensemble complet de 23 paires de chromosomes, soit 46 au total.

Une cellule diploïde comme le zygote est souvent représentée par 2𝑛. Bien que dans cette figure, les gamètes ont une taille assez similaire, les spermatozoïdes sont en fait les plus petites cellules du corps masculin, tandis que l’ovule est souvent considéré comme la plus grande cellule du corps féminin. Chaque spermatozoïde est composé d’une tête, d’un cou, d’une pièce intermédiaire et d’une queue. La tête du spermatozoïde contient son noyau haploïde doté de 23 chromosomes, dont un chromosome sexuel, qui dans les spermatozoïdes est soit un chromosome X, soit un chromosome Y. La tête du spermatozoïde est recouverte d’une structure en forme de capuchon appelée acrosome. L’acrosome contient des enzymes qui aident le spermatozoïde à pénétrer dans l’ovule.

La membrane plasmique de l’ovule est entourée de deux couches. La couche interne est une enveloppe claire semblable à de la gelée appelée zone pellucide, qui est principalement constituée de glycoprotéines. La corona radiata recouvre la zone pellucide et se compose de plusieurs couches de cellules folliculaires. L’ovule contient également 23 chromosomes dont un chromosome sexuel unique, qui est toujours un chromosome X. C’est donc le chromosome sexuel du spermatozoïde qui détermine le sexe biologique du zygote lors de la fécondation.

Si un spermatozoïde avec un chromosome sexuel X féconde l’ovule, le zygote aura deux chromosomes X et sera biologiquement féminin. Et si un spermatozoïde avec un chromosome sexuel Y féconde l’ovule, le zygote aura un chromosome X et un chromosome Y et sera biologiquement masculin. Une fois produit, le zygote se divise pour former un embryon contenant de nombreuses cellules diploïdes, qui finira par se développer en un fœtus.

Examinons brièvement les principales structures de l'appareil génital féminin. Les ovaires jouent un rôle crucial dans la reproduction, puisqu’ils libèrent les ovules. Ils se comportent également comme des glandes endocrines sécrétant les hormones œstrogène et progestérone. Chacun des deux ovaires est relié à une trompe de Fallope, parfois appelée oviducte. Les trompes de Fallope connectent chaque ovaire à l’utérus. Chez la femme, les trompes de Fallope sont tapissées de minuscules structures ressemblant à des poils, appelées cils, qui peuvent faire avancer l'ovule vers l'utérus.

L'utérus est un organe creux doté d'une paroi appelée endomètre dans lequel un embryon peut s'implanter si la fécondation est réussie. C’est là que l'embryon est soutenu tout au long de sa croissance et de son développement en un fœtus. Les parois de l'utérus sont constituées de muscles lisses, qui se contractent fortement pendant l'accouchement. L'utérus s'ouvre sur le vagin par un tissu appelé col de l'utérus. La paroi du vagin présente des plis qui lui permettent de s’étirer et de se dilater pendant l'accouchement. Le vagin est maintenu humide par les sécrétions des glandes situées dans le col de l'utérus, de part et d'autre de l'ouverture vaginale.

En général, l'appareil génital féminin subit des modifications au cours de cycles périodiques ayant lieu à peu près tous les mois, appelés cycles menstruels, qui sont régulés par des changements dans la concentration de certaines hormones. Par exemple, la concentration d'œstrogène et de progestérone fluctue tout au long du cycle menstruel, ce qui entraîne des modifications de l'épaisseur de l'endomètre. Voyons cela sur un graphique.

Le cycle menstruel dure généralement 28 jours, mais il peut également être un peu plus long ou plus court. Au début, les niveaux d’œstrogène et de progestérone sont faibles et la couche de l’endomètre se désagrège. L’endomètre commence alors à se reconstruire vers le septième jour. Cela prépare l'endomètre à l'implantation potentielle d'un embryon. Au milieu du cycle menstruel, vers le 14ème jour, l'un des ovaires libère généralement un seul ovule dans un processus appelé ovulation. Lorsque l'ovaire libère l'ovule, celui-ci se déplace le long de la trompe de Fallope jusqu'à une région appelée l'ampoule, à l’aide de cils sur la paroi de la trompe de Fallope.

Mais comment le spermatozoïde parvient-il à l’ovule pour la fécondation? Examinons les étapes qui lui permettent d’y accéder. Cela commence avec la copulation, également appelée rapport sexuel, coït ou simplement sexe, au cours de laquelle l’homme insère son pénis dans le vagin de la femme. Elle mène souvent à un processus appelé éjaculation, au cours duquel des centaines de millions de spermatozoïdes sont libérés du pénis de l'homme dans le vagin.

Sur notre schéma, représentons les spermatozoïdes par un point bleu. À partir du vagin, les spermatozoïdes peuvent se diriger dans l’utérus en nageant à travers le col de l’utérus. Seuls 200 des spermatozoïdes qui pénètrent dans le vagin réussissent à se rendre vers la trompe de Fallope. L’ovule libère des composés chimiques qui attirent le spermatozoïde dans l’ampoule. Si les spermatozoïdes arrivent à l’ampoule et qu’un ovule récemment libéré lors de l’ovulation y est également présent, la fécondation peut se produire.

Voyons ce qui se passe au niveau cellulaire lorsque le spermatozoïde rentre en contact avec l’ovule. Rappelez-vous que l’acrosome contient des enzymes. Ces enzymes sont appelées hyaluronidases. Vous vous souvenez peut-être aussi que la membrane de l’ovule est entourée de deux couches: la zone pellucide et la corona radiata. La corona radiata contient une matrice intracellulaire de protéines, de glucides et une substance appelée acide hyaluronique. Peut-être avez-vous remarqué la similitude entre les enzymes hyaluronidase et l’acide hyaluronique. En effet, les hyaluronidases libérées par l’acrosome digèrent l’acide hyaluronique.

Regardons de plus près la cellule de l'ovule pour voir ce qui se passe. L'acrosome du spermatozoïde libère ces hyaluronidases, qui digèrent l'acide hyaluronique de la corona radiata, permettant ainsi au spermatozoïde de traverser ces couches externes. Les molécules de la tête du spermatozoïde peuvent alors se lier aux molécules de la surface de la zone pellucide, ce qui déclenche la réaction acrosomique. Celle-ci se traduit par l’acrosome qui libère l’enzyme acrosine censée digérer une partie de la zone pellucide.

Finalement, le spermatozoïde va se frayer un chemin à travers toute la zone pellucide. Cela permet au spermatozoïde de fusionner avec la membrane plasmique de l’ovule. Ensuite, le spermatozoïde peut injecter son noyau et ses organites dans le cytoplasme de l’ovule. L'ovule immature, qui est plus précisément connu sous le nom d'ovocyte secondaire au moment de l'ovulation, est stimulé par cette pénétration à terminer la méiose deux, qui s'était arrêtée avant que l'ovocyte secondaire ne soit libéré de l'ovaire. Cela donne un ovule mature, avec un noyau haploïde.

Le noyau haploïde du spermatozoïde peut alors fusionner avec le noyau haploïde de l’ovule. Cela forme un zygote diploïde avec un ensemble complet de 46 chromosomes, ce qui achève le processus de fécondation. Après la fécondation, la zone pellucide change de structure et devient impénétrable aux autres spermatozoïdes. Cela permet d'éviter une condition appelée polyspermie, dans laquelle un ovule est fécondé par plusieurs spermatozoïdes. Si la polyspermie se produit, le zygote aura un nombre anormal de chromosomes et ne survivra probablement pas.

Voyons les étapes qui suivent la fécondation et le développement de ce zygote nouvellement formé. Jusqu’à présent, nous savons qu’un ovocyte secondaire est libéré par un ovaire pendant l’ovulation et qu’il devient un ovule mature lorsqu’un spermatozoïde pénètre à l’intérieur. L’achèvement de la fécondation donne un zygote diploïde. Ce zygote poursuit ensuite son voyage le long de la trompe de Fallope vers l'utérus, poussé par les cils et les contractions musculaires.

En cours de route, les cellules du zygote se divisent par mitose. Et chaque division est appelée un clivage. Cette série de divisions mitotiques génère d'abord deux cellules, puis quatre cellules, et chacune de ces quatre cellules se divise ensuite par mitose pour former huit cellules. À ce stade, le zygote prend le nom d'embryon. Et chaque cellule de l'embryon est appelée un blastomère. Une fois que l'embryon contient huit à 32 blastomères serrés, ce qui prend environ quatre jours, on l’appelle une morula. La morula continue de se diviser, et au jour six, elle se transforme en un blastocyste lors de son trajet vers l’utérus. À ce stade, le blastocyste sort de la zone pellucide qui entourait initialement l'ovule.

Comme vous pouvez le voir, le blastocyste est enveloppé d’une couche de cellules appelée le trophoblaste. À l'intérieur du trophoblaste se trouve un groupe de cellules appelé la masse cellulaire interne, ainsi qu'une cavité remplie de liquide appelée le blastocèle. Le trophoblaste se fixe à l’endomètre et le tissu endométrial enveloppe le blastocyste en l’intégrant dans la muqueuse de l’utérus. Ce processus est appelé implantation et se produit entre six et 12 jours après la fécondation.

Après l'implantation, la masse cellulaire interne peut commencer à se différencier, pour finalement se développer en cellules qui forment les organes de l'embryon et plus tard du fœtus au cours de la grossesse, parfois appelée période de gestation. Ce processus incroyable créé un nouvel humain à part entière. Il est intéressant de noter que, dans certains cas, plus d'un embryon peuvent s'implanter dans l'utérus, ce qui entraîne des naissances multiples, le plus souvent sous forme de jumeaux.

Le préfixe mono- signifie un seul, les jumeaux monozygotes sont donc ceux qui se développent à partir d’un zygote unique. Ce zygote unique se divise en deux embryons distincts entre huit et 12 jours suivant la fécondation. Comme ces deux embryons proviennent du même ovule et du même spermatozoïde, et donc du même zygote, ils sont génétiquement identiques. C’est pour cela que les jumeaux monozygotes sont parfois appelés jumeaux identiques ou vrais jumeaux. Ces jumeaux partagent les mêmes gènes et caractéristiques et sont donc toujours du même sexe biologique, car leur génotype est tous deux déterminé par le chromosome sexuel d'un même spermatozoïde.

Le préfixe di- signifie deux. Les jumeaux dizygotes sont donc issus de deux zygotes distincts. Parfois, pendant l’ovulation, deux ovules sont libérés des ovaires au lieu d'un seul. Si chaque ovule est fécondé séparément par un spermatozoïde différent, deux zygotes sont formés, qui se développent en deux embryons génétiquement différents, puisque deux ovules génétiquement différents ont été fécondés par deux spermatozoïdes génétiquement différents. Par conséquent, les jumeaux dizygotes sont parfois appelés jumeaux non identiques ou faux jumeaux.

Le mot fraternel est utilisé pour décrire des frères ou des sœurs, on emploie alors parfois le synonyme de jumeaux fraternels pour désigner des jumeaux dizygotes parce qu’ils présentent le même niveau de similitude génétique que des frères et sœurs normaux. D’ailleurs, selon le chromosome sexuel que porte le spermatozoïde qui a fécondé chacun des deux ovules, les jumeaux fraternels peuvent même être de sexe biologique différent.

Voyons comment l’embryon se transforme en fœtus après l’implantation. Au cours de la deuxième semaine après l'implantation de l'embryon à son stade de blastocyste, les cellules commencent à se différencier en couches. Certaines de ces couches, appelées membranes extra-embryonnaires, se forment à l'extérieur de l'embryon pour constituer une structure appelée sac amniotique, que l'on peut voir à un stade ultérieur de la grossesse dans cette figure. Le préfixe extra- signifie à l’extérieur, ce qui nous rappelle que ces couches se trouvent à l’extérieur de l’embryon en développement. Ces couches protègent l’embryon au cours de sa transformation en fœtus pendant la période de gestation.

Vous remarquerez peut-être dans la figure que le sac amniotique est composé de deux couches. La couche interne du sac amniotique est appelée l’amnios. La cavité à l’intérieur de l’amnios se remplie de liquide amniotique, et finit par recouvrir l’embryon entier pour agir comme un amortisseur. L'embryon est ainsi protégé contre les variations soudaines de température, les traumatismes et les mouvements brusques qui provoquent un choc. Il est intéressant de noter que les jumeaux non identiques se développent généralement dans deux sacs amniotiques distincts.

La membrane extra-embryonnaire la plus externe est appelée chorion, entourant à la fois l’amnios et l’embryon en développement, qui est maintenant appelé fœtus. La membrane choriale forme des projections en forme de doigt appelées villosités choriales. Ces villosités ainsi qu’une partie de l’endomètre de la mère forment ensemble un organe appelé le placenta, dont nous pouvons voir une région dans la figure ici. Pendant les premières 10 semaines de grossesse, les cellules de l’endomètre sont chargées de nourrir l’embryon en développement. Puis le placenta reprend ce rôle.

Le placenta est un organe temporaire qui nourrit le fœtus au cours de son développement. Il est relié au fœtus par le cordon ombilical. En regardant de plus près le cordon ombilical, nous pouvons voir qu’il contient trois vaisseaux sanguins: deux artères ombilicales et une grande veine ombilicale. Les artères ombilicales transportent le sang désoxygéné du fœtus au placenta. Ce sang désoxygéné contient du dioxyde de carbone et d’autres déchets qui entreront dans le système circulatoire de la mère pour être éliminés de son corps. En revanche, la veine ombilicale transporte le sang oxygéné du placenta vers le fœtus.

Comme nous pouvons le voir dans la figure, les vaisseaux sanguins du fœtus et ceux de la mère n’entrent jamais en contact direct. Au lieu de cela, le sang de la mère s’accumule dans une région appelée espace intervilleux du placenta. À cet endroit, le sang de la mère peut échanger des gaz et des nutriments avec les vaisseaux sanguins du fœtus par diffusion à travers les membranes des villosités choriales, qui fournissent une grande surface pour l'échange de matières. Il est important de noter qu’il n’y a pas que des substances utiles qui sont transmises du sang de la mère à celui du fœtus; des substances toxiques comme l'alcool, la nicotine et d'autres drogues nocives peuvent également traverser le placenta et atteindre le fœtus en développement.

En plus de son rôle dans l’alimentation du fœtus, le placenta sécrète également des hormones qui aident à soutenir et à maintenir la grossesse. Par exemple, le placenta sécrète une hormone appelée gonadotrophine chorionique humaine, ou hCG. La hCG est en partie responsable du maintien de l’épaisseur de l’endomètre pendant toute la grossesse. La hCG fait également en sorte que le corps jaune, une structure temporaire de l’ovaire, continue à sécréter de la progestérone en début de grossesse. Après le quatrième mois de grossesse, le corps jaune se décompose et le placenta reprend en charge la sécrétion de progestérone pour les mois restants de la grossesse.

La progestérone empêche l’utérus de se contracter trop tôt et augmente le flux sanguin vers l’utérus. Le placenta sécrète également de l’œstrogène, ce qui augmente la vascularisation ou la formation de vaisseaux sanguins dans l’utérus afin de soutenir le développement du fœtus. Il est intéressant de noter que les vrais jumeaux ont généralement un placenta en commun, bien que les deux embryons soient reliés au placenta par deux cordons ombilicaux distincts. Les jumeaux non identiques, cependant, ont généralement deux placentas séparés et deux cordons ombilicaux.

Décrivons les différentes étapes du développement du fœtus pendant la grossesse. Chez les humains, la période de gestation est généralement d’environ neuf mois, soit environ 40 semaines ou 280 jours. La grossesse est généralement divisée en trois trimestres distincts, au cours desquels le fœtus grandit progressivement, et ses organes et systèmes organiques se développent. Le premier trimestre va de la première à la douzième semaine de la grossesse. Le cœur du fœtus commence à se développer dès la troisième semaine de grossesse, et les battements du cœur peuvent être détectés par échographie vers la cinquième semaine. Le système nerveux commence à se développer, en particulier la moelle épinière, tout comme les membres, les mains, les yeux et les organes sexuels.

Chez le fœtus masculin, les testicules commencent à se développer aux alentours de la semaine cinq à six, tandis que chez le fœtus féminin, les ovaires le développent vers la semaine 12. Le système squelettique commence également à se développer au cours du premier trimestre, une croissance qui peut se poursuivre jusqu’à l’âge de 25 ans environ.

Le deuxième trimestre s’étend de la semaine 13 à la semaine 26 de la grossesse. Les organes des sens du fœtus se développent et le fœtus peut commencer à ressentir une certaine stimulation sensorielle. Le système nerveux devient plus avancé et les premiers signes de mouvement sont généralement détectés à ce stade.

Le troisième et dernier trimestre allant de la semaine 27 à la naissance est le plus long. Au cours de ce trimestre, le cerveau se développe considérablement et tous les systèmes des organes internes, tels que le système respiratoire qui comprend les poumons, sont complètement développés. À la fin de cette période de gestation d’environ neuf mois, le fœtus est prêt à naître.

Résumons ce que nous avons appris sur la fécondation et la grossesse en passant en revue les points clés. Les gamètes masculin et féminin fusionnent lors de la fécondation pour former un zygote puis un embryon. L’embryon s’implante ensuite dans l’utérus, où il se transforme en fœtus qui sera nourri par une structure appelée placenta. Les organes et systèmes organiques du fœtus peuvent alors se développer au cours des neuf mois de grossesse jusqu’à la naissance.

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