La nage des spermatozoïdes vient tout juste d'être comprise. © phonlamaiphoto, Fotolia
Santé

Vidéo : on sait enfin comment nage un spermatozoïde

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[EN VIDÉO] On sait enfin comment nage un spermatozoïde !  Les premières observations au microscope des spermatozoïdes décrivaient la nage des cellules sexuelles mâles comme celle des anguilles. Cela a fait consensus pendant des centaines d'années jusqu'à ce qu'une équipe de chercheurs décide d'observer la nage des spermatozoïdes en 3D. 

Antoni van Leeuwenhoeck a vu onduler des spermatozoïdes dans un microscope rudimentaire il y a plus de 300 ans. Depuis, personne n'a remis en cause cela, et pourtant ! Le scientifique a été victime d'une illusion d'optique. Une nouvelle étude révèle que la nage des spermatozoïdes est bien plus complexe. 

Il y a plus de 300 ans, Antoni van Leeuwenhoeck a observé des spermatozoïdes avec l'un des tous premiers microscopes. Il vit alors ce qui ressemble à des petits têtards nager comme des anguilles. Personne n'a remis en cause cette observation jusqu'à aujourd'hui. Car le scientifique hollandais a été piégé par une illusion d'optique. Une publication parue dans Science Advances rétablit la vérité.

Le mouvement de nage des spermatozoïdes modélisé en 3D montre que la queue ne bat que d'un côté. © polymaths-lab

La faute à une queue bancale

Avec son microscope rudimentaire, van Leeuwenhoeck n'aurait pas pu observer le véritable mouvement des spermatozoïdes. Les scientifiques des universités de Bristol et de Mexico ont réalisé un modèle 3D des mouvements de la queue d'un spermatozoïde grâce une caméra qui peut filmer 55.000 images par seconde.

Les scientifiques ont alors découvert qu'en réalité la queue des spermatozoïdes est bancale et ne remue que d'un seul côté. Pour avancer droit devant eux, ils doivent tourner sur eux-mêmes, un peu comme une toupie. « Les rotations rapides et synchronisées des spermatozoïdes provoquent une illusion quand on les regarde au-dessus avec un microscope classique. La queue semble avoir un mouvement d'ondulation symétrique, comme une anguille dans l'eau », explique le docteur Gadelha de l'université de Bristol.

Pour compenser leur queue asymétrique, la tête des spermatozoïdes tourne à la même vitesse que la queue dans la direction souhaitée. Ce phénomène s'appelle la précession. Avec cette vérité rétablie, les scientifiques espèrent mieux comprendre les cas d'infertilité masculine.

« Avec plus de la moitié des problèmes d'infertilité dus aux hommes, comprendre la queue des spermatozoïdes humains est fondamental pour développer des outils de diagnostic qui sauront identifier les spermatozoïdes anormaux », conclut le docteur Gadelha.

Pour en savoir plus

Les spermatozoïdes préfèrent nager à contre-courant

Article publié par Janlou Chaput, le 5 mars 2013

Dans leur quête de l'ovule, les spermatozoïdes s'orienteraient en nageant contre le courant engendré par les fluides sécrétés depuis les ovaires vers l'utérus. C'est du moins l'une des hypothèses qui expliquent comment les gamètes mâles arrivent à se guider dans ce labyrinthe d'obstacles.

Comment font les spermatozoïdes des mammifères pour remonter jusqu'à l'ovocyte sans se perdre ? La question préoccupe les scientifiques, car à l'échelle de ces gamètes, il s'agit d'un périple impressionnant, puisqu'ils doivent affronter maints obstacles et se frayer un chemin dans un véritable labyrinthe. Sur les 200 à 300 millions de cellules humaines lancées dans la lutte après chaque relation sexuelle, seules une vingtaine d'entre elles entrent réellement en concurrence au moment de féconder l’ovule. Il n'y a qu'un vainqueur.

Pour expliquer ces capacités d'orientation, les chercheurs ont émis différentes hypothèses. Dès 1876, certains ont suggéré que les gamètes contenus dans le sperme des mammifères nagent contre le courant. Mais des recherches ultérieures sont venues contredire ces résultats. 

D'autres ont supposé qu'il y avait un chimiotactisme, autrement dit que des molécules chimiques attiraient les spermatozoïdes, comme c'est le cas chez certains animaux marins comme les oursins, dont les gamètes doivent se retrouver dans une masse d'eau gigantesque. Malgré les travaux publiés voilà deux ans dans la revue Nature et qui expliquent que l'ovocyte sécrète de la progestérone pour charmer les spermatozoïdes, cette hypothèse ne fait pas l'unanimité au sein de la communauté scientifique.

Parmi des centaines de millions de concurrents au départ, un seul spermatozoïde fécondera l'ovule. Grâce notamment au courant régnant dans les trompes de Fallope, il parvient à s'orienter en direction de sa cible ultime. © www.pdimages.com, Wikipédia, DP

Un courant à remonter dans les trompes de Fallope

La troisième théorie considère que les cellules sexuelles mâles s'orientent en fonction de la température. Ce fut le point de départ de deux chercheurs du Boston Children's Hospital et de l'université d’Harvard, Kiyoshi Miki et David Clapham. En plaçant des spermatozoïdes dans une solution chaude à une extrémité et plus froide de l'autre, ils ont remarqué que le gradient thermique générait un courant très faible et que les cellules flagellées tentaient de le remonter. Ne serait-ce pas là l'opportunité de redonner du crédit à la théorie de 1876 ?

Des expériences in vivo et in vitro ont alors été menées. D'abord, chez la souris, ils ont mesuré dans les trompes de Fallope (tubes reliant les ovaires à l'utérus) l'intensité des courants que peuvent rencontrer les gamètes mâles dans leur milieu naturel. Ils ont remarqué que le rapport sexuel engendrait, chez la femelle, la sécrétion d'un liquide depuis les ovaires jusqu'à l'utérus, guidé par une armée de microcils. Ainsi, la force de ce courant a pu être mesurée.

Des spermatozoïdes guidés par des facteurs extérieurs

Après ces observations en conditions réelles, les deux Américains ont soumis in vitro des spermatozoïdes à un courant du même ordre. Leur recherche, publiée dans Current Biology, révèle que les cellules flagellées s'orientent systématiquement contre ces mouvements de liquide et se mettent à remonter le flux. On parle alors de rhéotaxie positive.

Pour les auteurs, pas de doute : cette propriété joue un rôle important de boussole pour les gamètes mâles. Cependant, elle n'a rien de contradictoire avec les autres hypothèses formulées. Si jusque-là aucune n'a vraiment réussi à convaincre tous les scientifiques, peut-être est-ce parce que tous ces facteurs interviennent d'une façon ou d'une autre dans le guidage des spermatozoïdes de mammifères vers leur graal, l'ovule...

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