Types de Gamétogenèse: Spermatogenèse et Oogenèse

La gamétogenèse est le processus de formation et de différenciation des gamètes haploïdes (spermatozoïdes et ovules) à partir des cellules germinales primaires diploïdes, gamétogonies (spermatogonies et oogones) présentes dans les organes sexuels primaires appelés gonades (testicules chez les hommes et ovaires chez les femmes).

La gamétogenèse est de deux types:

I. Spermatogenèse et

II. Oogenèse.

I. Spermatogenese (Figs. 3.13 A et 3.14):

Définition:

Il s’agit de la formation de gamètes mâles haploïdes, microscopiques et fonctionnels, de spermatozoïdes issus des cellules reproductrices diploïdes, de spermatogonies, présents dans les testicules de l’organisme masculin.

Période:

Chez les animaux reproducteurs de façon saisonnière, les testicules subissent un cycle testiculaire au cours duquel les testicules et leur tissu spermatogène ne deviennent fonctionnels que pendant la saison de reproduction spécifique. Ainsi, chez certains mammifères qui se reproduisent de façon saisonnière, comme la chauve-souris, la loutre et le lama, les testicules s’agrandissent, deviennent fonctionnels et descendent dans le scrotum à la saison de reproduction, en devenant plus lourdes en raison de l’accumulation de spermatozoïdes, tout en se réduisant, non fonctionnelles et saisons.

Mais chez l'homme, le lion, le taureau, le cheval, etc., les testicules sont en permanence dans le scrotum et la spermatogenèse se produit tout au long de l'année. Chez l'homme, les testicules descendent dans les sacs scrotaux respectifs au cours du septième mois de développement sous la stimulation de la FSH de l'adénohypophyse.

Mais chez certains mammifères, par exemple l'éléphant, l'échidné, le dauphin, la baleine, le phoque, etc., les testicules se trouvent en permanence dans l'abdomen (intra-abdominal), principalement en raison de la présence de graisse (couche graisseuse épaisse sous la peau). La spermatogenèse est un processus continu qui prend environ 74 jours.

Mécanisme:

La spermatogenèse est divisée en deux parties:

A. Formation de Spermatid:

Il est divisé en trois phases:

1. Phase multiplicative ou mitotique:

Il s'agit de la division mitotique rapide de cellules germinales diploïdes primaires ou primordiales, appelées gonocytes, présentes dans l'épithélium germinal des tubules séminifères des testicules. Ces cellules sont indifférenciées et possèdent un noyau volumineux et riche en chromatine.

Cela forme un grand nombre de cellules mères de spermatozoïdes arrondies et diploïdes appelées spermatogonies (Gr. Sperma = graine; disparu = progéniture). Chaque cellule de spermatogonie mesure environ 12 heures de diamètre et possède un noyau proéminent. Certaines spermatogonies agissent en tant que cellules souches (appelées spermatogonies de type A) et se divisent et ajoutent de nouvelles cellules par des divisions mitotiques répétées, formant ainsi une lignée spermatogène, mais certaines spermatogonies se déplacent vers l'intérieur et entrent en phase de croissance (appelées spermatogonies de type B).

2. phase de croissance:

Il se caractérise par une spermatocytogenèse dans laquelle un spermatogonium diploïde augmente de taille (environ deux fois) par l'accumulation de matériaux nutritifs (dérivés de cellules germinales et non synthétisés) dans le cytoplasme et la réplication de l'ADN, et forme un spermatocyte primaire diploïde. Les matériaux nutritifs sont dérivés des cellules germinales. Pendant ce temps, le spermatocyte primaire se prépare à entrer dans la méiose. La phase de croissance de la spermatogenèse est d'une durée beaucoup plus courte que celle de l'oogenèse.

3. Maturation ou phase méiotique:

Il se caractérise par la méiose. Le spermatocyte primaire diploïde subit une méiose I (division réductionnelle ou hétérotypique) et forme deux cellules haploïdes appelées spermatocytes secondaires, chacune contenant 23 chromosomes.

Il est immédiatement suivi de la méiose II (division équationnelle ou homotypique) dans chaque spermatocyte secondaire pour former deux spermatides haploïdes comportant chacun 23 chromosomes. Ainsi, chaque spermatogonium diploïde produit 4 spermatides haploïdes. Différents stades de la spermatogenèse sont interconnectés par des brins cytoplasmiques jusqu'à la spermiogenèse lorsque les gamètes en maturation et interconnectés se séparent.

B. Spermiogenèse (Fig. 3.15):

La transformation d'un spermatide non-mobile, arrondi et haploïde en un spermatozoaire fonctionnel et mobile est appelée spermiogenèse ou spermiotélose. L'objectif principal est d'augmenter la motilité des spermatozoïdes en réduisant le poids et le développement de la structure locomotrice.

Cela implique les changements suivants:

1. Le noyau devient condensé, étroit et antérieurement en raison de la perte de matériaux tels que les ARN, les nucléoles et la plupart des protéines acides.

2. Une partie du corps de Golgi de spermatide forme l'acrosome, tandis que la partie perdue du corps de Golgi est appelée repos de Golgi.

3. Les centrioles de spermatides forment le col du sperme.

4. Le centriole distal donne naissance à un axonème.

5. Les mitochondries forment un anneau en spirale derrière le cou autour du centriole distal et de la partie proximale de l'axonème. Cela s'appelle nebenkern.

6. La plus grande partie du cytoplasme est perdue mais certains cytoplasmes forment une gaine de queue de sperme.

Les spermatides se transforment en spermatozoïdes dans les plis profonds du cytoplasme des cellules de Sertoli (cellules nourricières) qui les nourrissent également. Les spermatozoïdes matures sont libérés dans la lumière des tubules séminifères, appelée spermiation. Les deux testicules de jeunes adultes forment environ 120 millions de spermatozoïdes chaque jour.

Changements dans les spermatides pour former du sperme au cours de la spermiogenèse.

Structure de spermatide

Changements dans le sperme

1. Noyau

2. Complexe de Golgi

3. Centriole distal

4. Mitochondries

5. Cytoplasme

Rétrécit et allongé.

Changements en acrosome.

Forme un filament axial de la queue du sperme.

Forme spirale mitochondriale de gaine appelée nebenkem.

Généralement perdu sauf une fine gaine appelée manchette.

Contrôle:

Chez l'homme, la spermatogenèse ne commence qu'à l'âge de la puberté en raison de la sécrétion accrue de l'hormone de libération de la gonadotrophine (GnRH) par l'hypothalamus du cerveau. La GnRH stimule l'adénohypophyse pour sécréter deux gonadotrophines: la FSH et l'ICSH. ICSH stimule les cellules du testicule de Leydig pour qu'elles sécrètent des hormones sexuelles mâles, appelées androgènes, dont le plus important est la testostérone.

La testostérone stimule la spermatogenèse, en particulier la spermiogenèse. La FSH stimule les cellules de Sertoli des testicules à sécréter certains facteurs qui contribuent au processus de spermatogenèse. C'est ce qu'on appelle le contrôle physiologique.

Les types:

Chez l'homme et un grand nombre d'autres animaux présentant un mécanisme XY chez l'homme, il existe deux types de spermatozoïdes: 50% de gynospermes présentant un chromosome X et 50% d'Androspermes possédant un chromosome Y.

Importance:

(une) Produit des spermatozoïdes haploïdes.

(b) Le croisement peut se produire pendant la méiose I, produisant ainsi des variations.

II. Oogenèse (Fig. 3.13 B):

Définition:

Il s'agit de la formation de gamètes femelles haploïdes appelées ovules, à partir des cellules mères de l'oeuf diploïde, oogonia, de l'ovaire de l'organisme féminin. Il implique 2 processus biologiques: Programmation génétique et conditionnement.

Période:

La période d'oogenèse est différente chez différents animaux. Chez la femme humaine, il existe environ 1 700 cellules germinales primaires dans la gonade féminine indifférenciée à un mois de développement fœtal. Celles-ci prolifèrent pour former environ 600 000 ovogonies à deux mois de gestation et au cinquième mois, les ovaires contiennent plus de 7 millions d'oogones; cependant, beaucoup subissent une atrésie (dégénérescence des cellules germinales) avant la naissance. Au moment de la naissance, il y a 2 millions de follicules primaires, mais 50% d'entre eux sont atrétiques.

L'atrésie continue et au moment de la puberté, chaque ovaire ne contient que 60 000 à 80 000 follicules primaires. L'oogenèse n'est terminée qu'après le début de la puberté et seul un sur 500 est stimulé par la FSH pour arriver à maturité. Donc, l'oogenèse est un processus discontinu et inutile.

Mécanisme:

Comme la spermatogenèse, l'oogenèse est formée de trois phases:

1. Phase multiplicative:

Dans cette partie certaines cellules germinales primaires (de plus grande taille et ayant de gros noyaux) de l'épithélium germinal de l'ovaire subissent des divisions mitotiques rapides pour former des groupes de cellules mères d'œufs diploïdes, oogonia. Chaque groupe est initialement une corde et est appelé tube d'œuf de pfluger qui forme plus tard une masse arrondie, un nid d'œuf (Fig. 3.13 B).

2. phase de croissance:

La phase de croissance de l'oogenèse est d'une durée très longue par rapport à celle de la spermatogenèse, par exemple, seulement trois jours chez la drosophile, 6-14 jours chez la poule, 3 ans chez la grenouille et de nombreuses années (12-13 ans) chez la femme. Pendant la phase de croissance, un oogone d'un nid d'œufs est transformé en ovocyte primaire diploïde, tandis que d'autres oogones du nid d'œufs forment un épithélium folliculaire nutritif à une seule couche autour de lui.

La structure ainsi formée est appelée follicule primaire. Plus tard, chaque follicule primaire est entouré de plusieurs couches de cellules granuleuses et se transforme en follicule secondaire. Bientôt, le follicule secondaire développe une cavité antrale remplie de liquide appelée antrum, appelée follicule tertiaire. Il change ensuite pour former le follicule de Graaf. Donc tous les oogones ne se développent pas plus loin.

La phase de croissance implique:

(a) Augmentation de la taille de l'ovocyte (2000 fois chez la grenouille; 43 fois chez la souris; 90 000 fois chez la drosophile; 200 fois chez la poule et environ 200 fois chez la femelle) par la formation et l'accumulation de vitellus (vitellogenèse) par un mitochondrial spécial nuage situé près du noyau et appelé noyau vitellin.

(b) Le noyau devient gonflé de nucléoplasme et est appelé vésicule germinale.

(d) Augmentation du nombre de mitochondries, du nombre de ER et du corps de Golgi.

e) Formation de chromosomes de lampes à lampe chez les poissons, les amphibiens, les reptiles, les oiseaux, les insectes, etc., en vue de la synthèse rapide du jaune.

(f) Amplification génique ou redondance de gènes d'ARN-r pour une synthèse rapide d'ARN-r.

3. Phase de maturation:

Il se caractérise par la méiose. En cela, l'ovocyte primaire diploïde et complètement développé subit la méiose-I (division réductionnelle) pour former deux cellules haploïdes inégales. La plus petite cellule s'appelle le premier corps polaire (Polocyte) et possède une très petite quantité de cytoplasme. La plus grande cellule est appelée ovocyte secondaire et contient un cytoplasme riche en nutriments. Ces deux sont des haploïdes et chacun a 23 chromosomes.

L'ovocyte secondaire subit la méiose II (division équationnelle) pour former deux cellules haploïdes inégales. La plus petite cellule s'appelle le deuxième corps polaire et a très peu de cytoplasme, alors que la plus grande cellule s'appelle ootid. Il a presque tout le cytoplasme et se différencie en ovule. Pendant ce temps, le premier corps polaire peut se diviser en deux.

Ainsi, dans l'oogenèse, un oogonium diploïde forme un ovule haploïde et deux ou trois corps polaires, tandis que dans la spermatogenèse, un spermatogonium diploïde forme quatre spermatozoïdes haploïdes. La fonction principale de la formation des corps polaires est d’apporter l’haploïdie mais de conserver l’ensemble du cytoplasme dans un ovule afin de fournir de la nourriture pendant le développement du zygote pour former un embryon. Le nombre d'ovules est réduit avec la capacité de la femelle à les porter et à les élever.

Dans la plupart des organismes, y compris la femme, l’ovulation se produit au stade secondaire de l’ovocyte, au cours duquel la méiose I a été complétée et le premier corps polaire libéré. La méiose II n’est terminée qu’au moment de la pénétration du sperme.