Fiche de révision : Gamétogenèse humaine

📋 Plan du Cours

1. Cellules germinales et gamétogenèse
2. Méiose et diversité génétique
3. Prophase et première division méiotique
4. Seconde division et bilan méiotique
5. Organisation du tube séminifère
6. Étapes de la spermatogenèse
7. Spermiogenèse et maturation spermatique
8. Ovogenèse et réserves ovariennes
9. Folliculogenèse et croissance folliculaire
10. Ovulation et corps jaune
11. Cycles ovarien et utérin

📖 1. Cellules germinales et gamétogenèse

🔑 Notions clés & Définitions

• Gamétogenèse : Processus qui, dans les gonades, transforme les cellules germinales en gamètes.

★ À maîtriser

📌 La gonade masculine est le testicule et la gonade féminine est l’ovaire ; la spermatogenèse produit des spermatozoïdes et l’ovogenèse produit des ovocytes.

Compléments

• Les cellules somatiques forment les tissus, les organes et les appareils, tandis que les cellules germinales participent à la formation des gamètes.

• Le cours présente les étapes suivantes après la gamétogenèse : (Moi et al, 2012) :

  • la fécondation
  • le clivage du zygote
  • la mise en place du blastocyste
  • la gastrulation
  • les axes corporels
  • l’organogenèse et la morphogenèse

• Le nombre de cellules d’un être humain est estimé à $3.72 \times 10^{13}$ selon Bianconi et al., Annals of Human Biology, 2013.

💡 Astuce mémo

Les cellules somatiques bâtissent les tissus ; les cellules germinales donnent les gamètes.

📖 2. Méiose et diversité génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Méiose : Division des cellules germinales qui réduit de moitié le nombre de chromosomes, de 46 chromosomes diploïdes à 23 chromosomes haploïdes.

📝 Points essentiels

📌 La méiose I est réductionnelle car elle sépare les chromosomes homologues, tandis que la méiose II est équationnelle car elle sépare les chromatides sœurs.

• Avant la méiose, une cellule diploïde possède 2n chromosomes et 4c d’ADN ; après la méiose I, chaque cellule possède n chromosomes et 2c d’ADN, puis après la méiose II, n chromosomes et c d’ADN.

• La méiose réorganise l’information génétique par recombinaison génétique et ségrégation aléatoire des chromosomes.

💡 Astuce mémo

Méiose I sépare les homologues ; méiose II sépare les chromatides sœurs.

📖 3. Prophase et première division méiotique

★ À maîtriser

• La prophase I comprend cinq stades :

  • leptotène
  • zygotène
  • pachytène
  • diplotène
  • diacinèse

• Au zygotène, les chromosomes homologues s’apparient par synapsis et le complexe synaptonémal se met en place.

• Au pachytène, l’appariement des homologues est achevé en bivalents ou tétrades et les recombinaisons génétiques, ou crossing-over, commencent.

Compléments

• Au leptotène, les chromosomes se condensent et s’individualisent en longs filaments, chaque chromosome étant composé de deux chromatides sœurs.

• Au diplotène, le complexe synaptonémal commence à se dissocier, les homologues se séparent et restent en contact au niveau des chiasmas.

• À la diacinèse, les chromosomes sont presque au maximum de condensation et la prophase I se termine.

💡 Astuce mémo

Leptotène, zygotène, pachytène, diplotène, diacinèse : les homologues s’apparient puis se séparent.

📖 4. Seconde division et bilan méiotique

★ À maîtriser

• En anaphase I, les centromères ne se clivent pas et les chromosomes homologues recombinés ségrègent au hasard vers les deux pôles.

• À la fin de la méiose I, chaque cellule fille possède un lot haploïde de chromosomes recombinés et encore dupliqués.

• La méiose II suit rapidement la méiose I ; les chromosomes restent condensés, les centromères se clivent à l’anaphase II et chaque cellule fille reçoit un lot haploïde de chromosomes à une chromatide.

• La ségrégation aléatoire et les crossing-over redistribuent les gènes entre chromosomes homologues et contribuent à la diversité des individus.

Compléments

• En métaphase I, les bivalents se placent sur le fuseau à équidistance des pôles pour former la plaque équatoriale.

📌 La méiose varie selon le sexe : la spermatogenèse produit des gamètes X ou Y, tandis que l’ovogenèse produit un ovocyte et des globules polaires de taille inégale.

💡 Astuce mémo

Ségrégation aléatoire et crossing-over → diversité génétique.

📖 5. Organisation du tube séminifère

★ À maîtriser

• Les spermatozoïdes sont produits dans les tubes séminifères, qui se trouvent dans les testicules.

• Les jonctions serrées baso-latérales des cellules de Sertoli établissent une barrière hémato-testiculaire qui sépare un compartiment basal d’un compartiment en communication avec la lumière du tube.

• Les cellules de Sertoli soutiennent, protègent et nourrissent les cellules germinales, phagocytent les corps résiduels, facilitent la spermiation et sécrètent un fluide riche en protéines et en ions dans la lumière du tube.

• Les cellules de Leydig se trouvent entre les tubes séminifères, à proximité des capillaires sanguins, et sécrètent la testostérone.

Compléments

• Les cellules de Sertoli sont le type cellulaire prédominant de l’épithélium séminifère jusqu’à la puberté, puis représentent environ 10 % des cellules bordant les tubes séminifères.

📖 6. Étapes de la spermatogenèse

🔑 Notions clés & Définitions

• Spermatogenèse : Regroupe les étapes qui transforment une spermatogonie en spermatozoïde dans la paroi des tubes séminifères.

★ À maîtriser

• 🔄 La spermatogenèse suit les étapes suivantes :
  1. spermatogonie diploïde 46,XY
  2. spermatocyte I diploïde 46,XY
  3. spermatocyte II haploïde 23,X ou 23,Y
  4. spermatide
  5. spermatozoïde

Compléments

• La spermatogenèse dure environ 74 jours et comporte une cytodiérèse incomplète.

• La spermatogenèse commence à la puberté et peut se poursuivre jusqu’à un âge très avancé.

• Chez les spermatocytes I au stade pachytène, les chromosomes X et Y s’associent au niveau de régions pseudo-autosomiques dans une vésicule sexuelle. - Chemisquy et al, Genetics and molecular biology, 2008

💡 Astuce mémo

Spermatogonie → spermatocyte I → spermatocyte II → spermatide → spermatozoïde.

📖 7. Spermiogenèse et maturation spermatique

🔑 Notions clés & Définitions

• Spermiogenèse : Transformation des spermatides en spermatozoïdes et dure 23 jours.

★ À maîtriser

• Les spermatozoïdes libérés dans la lumière du tube séminifère perdent leur contact avec les cellules de Sertoli et n’ont pas encore acquis leur pouvoir fécondant.

• Pendant la maturation épididymaire, les spermatozoïdes acquièrent une mobilité progressive et linéaire, modifient la composition lipidique et la répartition des protéines de leur membrane, intègrent de nouvelles protéines, ajoutent des radicaux glucidiques et achèvent la compaction de leur chromatine.

Compléments

• Pendant la spermiogenèse, les histones sont remplacées par des protamines et le noyau devient ovoïde.

• Dans le tube séminifère, les spermatozoïdes sont transportés par le fluide testiculaire, ne sont pas encore mobiles et sont stockés dans la queue de l’épididyme.

• Le spermatozoïde comprend les régions suivantes :

  • une tête
  • un col
  • une pièce intermédiaire
  • une pièce principale
  • une pièce terminale

💡 Astuce mémo

Dans le tube, le spermatozoïde n’est pas encore fécondant ; la maturation épididymaire lui apporte la mobilité.

📖 8. Ovogenèse et réserves ovariennes

★ À maîtriser

• L’ovogenèse débute dans l’ovaire fœtal et s’arrête vers le cinquième mois de vie intra-utérine, reprend à la puberté et se termine à la ménopause.

• Les ovogonies diploïdes 46,XX se multiplient par mitose, puis deviennent des ovocytes I diploïdes 46,XX qui commencent la méiose I.

• L’ovocyte I reste bloqué au diplotène, augmente de volume et stocke dans son cytoplasme des ARN messagers et des ARN ribosomiques utilisés par le zygote lors des premières divisions de segmentation.

• Les follicules primordiaux constituent une réserve qui n’est pas renouvelée et diminue progressivement jusqu’à la ménopause.

• Après la reprise de la méiose à la puberté, l’ovocyte I achève la méiose I, commence la méiose II et reste bloqué en métaphase II jusqu’à la fécondation, qui permet l’achèvement de la méiose II.

Compléments

• La folliculogenèse et l’ovogenèse sont coordonnées : l’ovocyte et le follicule évoluent ensemble grâce notamment à des jonctions adhérentes et perméables entre l’ovocyte et les cellules folliculaires.

💡 Astuce mémo

Début fœtal, blocage au diplotène, reprise à la puberté, achèvement après fécondation.

📖 9. Folliculogenèse et croissance folliculaire

★ À maîtriser

• Les follicules évoluent selon l’ordre suivant : follicule primordial, follicule primaire, follicule pré-antral, follicule antral et follicule de De Graaf.

• Dans le follicule pré-antral, la granulosa présente des jonctions communicantes et reste avasculaire, des récepteurs à la FSH apparaissent et les thèques interne et externe se mettent en place.

• À la puberté, l’axe hypothalamo-hypophysaire stimule la croissance folliculaire : l’hypothalamus sécrète la GnRH et l’hypophyse les gonadotrophines FSH et LH.

Compléments

• Le follicule primaire ne possède pas de récepteurs hormonaux et sa croissance est indépendante des gonadotrophines hypophysaires, sous régulation intra-ovarienne.

• La zone pellucide de l’ovocyte est constituée des glycoprotéines ZP1, ZP2, ZP3 et ZP4.

• Les cellules folliculaires stimulées par la FSH synthétisent des hormones stéroïdes et des facteurs de croissance.

💡 Astuce mémo

Primordial → primaire → pré-antral → antral → follicule de De Graaf.

📖 10. Ovulation et corps jaune

🔑 Notions clés & Définitions

• Ovulation : Expulsion de l’ovocyte II entouré de la corona radiata et du cumulus oophorus par une zone de moindre résistance de l’ovaire appelée stigma.

★ À maîtriser

• La décharge hormonale pré-ovulatoire entraîne : la migration des granules corticaux, l’augmentation du volume de l’antrum, la dissociation de la membrane de Slavjanski, la sécrétion d’acide hyaluronique et la mucification du cumulus oophorus, la reprise de la méiose et l’achèvement de la méiose I

• À la fin de la méiose I, les cellules filles sont de taille inégale et forment un ovocyte II et un premier globule polaire ; l’ovocyte II commence la méiose II et se bloque en métaphase II.

📌 En l’absence de gestation, le corps jaune subit une lutéolyse et donne un corpus albicans ; en cas de gestation, les gonadotrophines chorioniques du trophoblaste bloquent la lutéolyse et le corps jaune persiste.

Compléments

• Après l’ovulation, l’ovocyte est capté par le pavillon tubaire tandis que le reste du follicule évolue séparément et forme le corps jaune.

• Lors de la lutéinisation, la granulosa se vascularise, la membrane de Slavjanski se dissocie, les cellules de la thèque interne deviennent de petites cellules lutéales sécrétant l’œstradiol et les cellules de la granulosa deviennent de grandes cellules lutéales sécrétant la progestérone et l’inhibine.

💡 Astuce mémo

Décharge de FSH et LH → reprise méiotique et préparation à l’ovulation.

📖 11. Cycles ovarien et utérin

★ À maîtriser

📌 Le cycle ovarien comprend une phase folliculaire avant l’ovulation et une phase lutéale après l’ovulation.

• Dans la phase sécrétoire, l’endomètre atteint son épaisseur maximale et ses glandes utérines contournées sont riches en glycogène, période optimale pour l’implantation du zygote.

Compléments

• Le schéma du cours situe l’ovulation au jour 14 d’un cycle menstruel de 28 jours, entre le jour 1 et le jour 28.

• Le cycle ovarien entraîne des répercussions sur la muqueuse utérine, qui comprend un endomètre constitué d’un épithélium et d’un tissu conjonctif, ainsi qu’un myomètre.

💡 Astuce mémo

La phase folliculaire précède l’ovulation ; la phase lutéale la suit.

📊 Tableaux de synthèse

Étapes des divisions méiotiques

Cellules lutéales et sécrétions