La réaction acrosomiqueLa réaction acrosomique

La réaction acrosomique ( description)La réaction acrosomique ( description)

La RA du spz fécondant a lieu La RA du spz fécondant a lieu au contact de la ZPau contact de la ZP. Elle est de . Elle est de courte duréecourte durée

Déclenchée par la stimulation d ’un récepteur spermatique Déclenchée par la stimulation d ’un récepteur spermatique (différent de la GalT) au contact des motifs (différent de la GalT) au contact des motifs peptidiquespeptidiques de ZP3de ZP3

Exocytose de l ’acrosomeExocytose de l ’acrosome après fusion ponctuelle des membranes après fusion ponctuelle des membranes plasmique (externe) MPE et acrosomique externe MAEplasmique (externe) MPE et acrosomique externe MAE

Après la réaction acrosomique, la MAI devient la membrane de la Après la réaction acrosomique, la MAI devient la membrane de la partie antérieure de la tête. Le segment équatorial demeure inchangé.partie antérieure de la tête. Le segment équatorial demeure inchangé.

Spermatozoïde humain intact ( ME de balayage) Spermatozoïde humain intact ( ME de balayage)

Spermatozoïde humain réagiSpermatozoïde humain réagi

La réaction acrosomique: le récepteur et les inducteursLa réaction acrosomique: le récepteur et les inducteurs

Le récepteur spermatiqueLe récepteur spermatique (souris (souris et humain) est une protéine Mb de et humain) est une protéine Mb de 95 kD (sp 95)95 kD (sp 95)

Son activation met en jeu une Son activation met en jeu une protéine G avec formation de protéine G avec formation de diacylglycérol et d ’inositol diacylglycérol et d ’inositol triphosphate (InsP3 ) triphosphate (InsP3 ) libération de Ca intracellulaire , libération de Ca intracellulaire , déstabilisation Mb et dislocation déstabilisation Mb et dislocation du réseau d ’actine entre MPE et du réseau d ’actine entre MPE et MAEMAE

Tyrosine kinase activée par CaTyrosine kinase activée par Ca2+ 2+

entrée massive de Ca extracell. qui entrée massive de Ca extracell. qui active P.lipase A2 formation active P.lipase A2 formation de lysophosphatidylcholine qui de lysophosphatidylcholine qui déclenche la fusiondéclenche la fusion

Les inducteurs de la RALes inducteurs de la RA La ZPLa ZP est l ’inducteur est l ’inducteur

physiologique (motif peptidique physiologique (motif peptidique de ZP3)de ZP3)

La progestéroneLa progestérone est inductrice in est inductrice in vitro…mais rôle in vivo ?vitro…mais rôle in vivo ?

Tout ce qui élève le CaTout ce qui élève le Ca2+ 2+ libre libre dans le spz capacité déclenche la dans le spz capacité déclenche la RA à condition qu ’il y ait du RA à condition qu ’il y ait du CaCa2+ 2+ dans le milieu dans le milieu extracellulaire.extracellulaire.

Après la RAAprès la RA, il persiste un , il persiste un capuchon percé de trous qui se capuchon percé de trous qui se détache et glisse le long de la pièce détache et glisse le long de la pièce intermédiaire, contribuant à intermédiaire, contribuant à coller le spz contre la ZP. De coller le spz contre la ZP. De même, la rétraction des cellules de même, la rétraction des cellules de la corona favorise le maintien du la corona favorise le maintien du spz au contact de la ZPspz au contact de la ZP

Il se produit in vivo comme in Il se produit in vivo comme in vitro des RA spontanéesvitro des RA spontanées ( 4% des ( 4% des spz environ) sans intervention de spz environ) sans intervention de la ZP et qui traduisent la ZP et qui traduisent l ’instabilité de la Mb plasmique l ’instabilité de la Mb plasmique du spz capacitédu spz capacité

Le spz qui a fait sa RALe spz qui a fait sa RA n ’a plus n ’a plus qu ’une durée de vie très brève qu ’une durée de vie très brève d ’où l ’importance que ce soit au d ’où l ’importance que ce soit au contact de la ZP contact de la ZP pour le spz pour le spz fécondant.fécondant.

La réaction acrosomique: les enzymes libérésLa réaction acrosomique: les enzymes libérés

La hyaluronidaseLa hyaluronidase: action discutée dans la traversée du cumulus, : action discutée dans la traversée du cumulus, action indiscutable au niveau de la ZP ( dissolution de l ’acide action indiscutable au niveau de la ZP ( dissolution de l ’acide hyaluronique qui remplit les interstices de la ZPhyaluronique qui remplit les interstices de la ZP

La La -N-acétylglucosaminidase-N-acétylglucosaminidase : coupe les liens entre le spz et ZP3 : coupe les liens entre le spz et ZP3 puis ZP2, ce qui le libérant lui permettra de franchir la ZP. Un puis ZP2, ce qui le libérant lui permettra de franchir la ZP. Un inhibiteur spécifique de cette enzyme empêche la traversée de la inhibiteur spécifique de cette enzyme empêche la traversée de la ZP sans altérer la mobilité du spz.ZP sans altérer la mobilité du spz.

L ’acrosineL ’acrosine agit à 2 niveaux: agit à 2 niveaux: elle romptelle rompt localement les pontageslocalement les pontages entre ZP1 et ZP2-ZP3, ce qui permet au spz de s ’infiltrer entre les entre ZP1 et ZP2-ZP3, ce qui permet au spz de s ’infiltrer entre les mailles. Ce n ’est qu ’un rôle facilitant ( fécondation retardée mais mailles. Ce n ’est qu ’un rôle facilitant ( fécondation retardée mais pas abolie chez la souris invalidée homozygote) pas abolie chez la souris invalidée homozygote)

elle transformeelle transforme les protéinesles protéines (mais (mais n ’est pas la seule) qui vont assurer la fusion entre les Mb n ’est pas la seule) qui vont assurer la fusion entre les Mb plasmiques des 2 gamètes en plasmiques des 2 gamètes en protéines fusiogènes actives. Seuls les protéines fusiogènes actives. Seuls les spz réagis peuvent fusionnerspz réagis peuvent fusionner

La La fixation secondairefixation secondaire du spz à la ZP du spz à la ZP

Les spz réagis ont perdu les molécules de fixation à ZP3. Les spz réagis ont perdu les molécules de fixation à ZP3. Ils se fixent, cette fois, à ZP2 ce qui conforte leur ancrage Ils se fixent, cette fois, à ZP2 ce qui conforte leur ancrage à la ZP à la ZP ((In vitro, les spz surnuméraires fixés à ZP2 ne peuvent plus In vitro, les spz surnuméraires fixés à ZP2 ne peuvent plus être détachés de la ZP par pipetage, à la différence de ceux qui sont être détachés de la ZP par pipetage, à la différence de ceux qui sont fixés à ZP3 par la fixation primaire)fixés à ZP3 par la fixation primaire)

Cette liaison fait intervenir un autre système de fixation Cette liaison fait intervenir un autre système de fixation des cellules, impliquant les Cell Adhesion Molecules des cellules, impliquant les Cell Adhesion Molecules (CAM)(CAM). .

Sur le spz c ’est la Sur le spz c ’est la PH 20PH 20 (cobaye, humain), liée à la MAI. (cobaye, humain), liée à la MAI. Elle a aussi une activité hyaluronidase. D ’autres Elle a aussi une activité hyaluronidase. D ’autres molécules existent chez l ’humain (SMAP1)molécules existent chez l ’humain (SMAP1)

La traversée de la ZPLa traversée de la ZP

Le spz traverse la ZPLe spz traverse la ZP selon un trajet selon un trajet oblique à bordures nettes action oblique à bordures nettes action mécanique plus qu ’enzymatique due mécanique plus qu ’enzymatique due à la force de propulsion du à la force de propulsion du mouvement hyperactivé mouvement hyperactivé

Vitesse de traverséeVitesse de traversée: 1: 1m /min soit 15 m /min soit 15 minutesminutes

La mobilité seule n ’est pas suffisanteLa mobilité seule n ’est pas suffisante. . Elle est aidée par l ’action des Elle est aidée par l ’action des enzymes acrosomiques après la RA: enzymes acrosomiques après la RA: dissolution de l ’acide hyaluronique , dissolution de l ’acide hyaluronique , rupture des liens spz-ZP2 et rupture rupture des liens spz-ZP2 et rupture du pontage ZP2-ZP3/ZP1.du pontage ZP2-ZP3/ZP1.

La traversée de la ZPLa traversée de la ZP

Le spz achève son Le spz achève son trajet dans trajet dans l ’EPVl ’EPVoù il se où il se place place tangentiellemnt à tangentiellemnt à l ’oolemme dont les l ’oolemme dont les microvillosités microvillosités enveloppent sa tête enveloppent sa tête et l ’immobilisentet l ’immobilisent

La fixation et la fusion des membranes La fixation et la fusion des membranes plasmiques des deux gamètesplasmiques des deux gamètes

Fixation et Fusion des membranes plasmiques des 2 gamètesFixation et Fusion des membranes plasmiques des 2 gamètes

Site de fusionSite de fusion: la membrane : la membrane plasmique recouvrant le segment plasmique recouvrant le segment équatorial et la cape post- équatorial et la cape post- acrosomique du spz réagiacrosomique du spz réagi

La fusion et fécondation La fusion et fécondation interspécifique:interspécifique: propriété de propriété de l ’ovocyte de hamster (test, l ’ovocyte de hamster (test, caryotype du spz), elle met en caryotype du spz), elle met en évidence :évidence :

l ’importance de la RAl ’importance de la RA: seuls les spz : seuls les spz réagis sont capables de fusionnerréagis sont capables de fusionner

le second niveau de spécificitéle second niveau de spécificité: la : la membrane plasmiquemembrane plasmique

Les mécanismesLes mécanismes sont là encore des sont là encore des mécanismes généraux comme ceux mécanismes généraux comme ceux existant entre virus et cellule-hôteexistant entre virus et cellule-hôte

Mécanismes de la fusionMécanismes de la fusionChez le cobayeChez le cobaye Protéine de la famille Protéine de la famille ADAM ADAM présente présente

dans la région post-acrosomique dans la région post-acrosomique fusiogène du spz: la fusiogène du spz: la fertiline (PH 30)fertiline (PH 30)

Dimère formé de 2 sous-unités: la Dimère formé de 2 sous-unités: la sous-unité sous-unité qui contient un motif qui contient un motif disintégrine qui se fixe à un motif disintégrine qui se fixe à un motif intégrine de l ’oolemme et assure la intégrine de l ’oolemme et assure la fixationfixation

La sous-unité La sous-unité contient un motif contient un motif peptidique analogue au peptide de peptidique analogue au peptide de fusion du virus de la rubéole et assure fusion du virus de la rubéole et assure la la fusionfusion

Précurseurs Précurseurs dans les spermatocytes, dans les spermatocytes, clivés dans l ’épididymeclivés dans l ’épididyme

Mécanismes de la fusionMécanismes de la fusion

Chez l ’humainChez l ’humain Seule existe la Seule existe la fertiline fertiline Elle pourrait assurer la Elle pourrait assurer la fixation fixation à des récepteurs à des récepteurs

intégrine de la membrane plasmique de l ’ovocyte intégrine de la membrane plasmique de l ’ovocyte humain comme humain comme 6611. La sous-unité . La sous-unité 1 est disposée en 1 est disposée en plaques sur l ’ovocyte mûr qui correspondent aux plaques sur l ’ovocyte mûr qui correspondent aux zones de fixation des spzzones de fixation des spz

La ou les molécules de La ou les molécules de fusionfusion? ? la protéine SP 10la protéine SP 10 présente chez 6 espèces dont l ’homme? Des Ac anti présente chez 6 espèces dont l ’homme? Des Ac anti SP10 empêchent la fusion interspécifique.SP10 empêchent la fusion interspécifique.

La fusion permet au spz de La fusion permet au spz de s ’enfoncer dans le cortex de s ’enfoncer dans le cortex de l ’ovocyte. La membrane l ’ovocyte. La membrane plasmique post-acrosomique plasmique post-acrosomique est intégrée à l ’oolemme. est intégrée à l ’oolemme.

La MAI est incorporée sans La MAI est incorporée sans fusion à l ’intérieur du fusion à l ’intérieur du cytoplasme ovocytaire ainsi cytoplasme ovocytaire ainsi que le noyau, la pièce que le noyau, la pièce intermédiaire et l ’intégralité intermédiaire et l ’intégralité du flagelledu flagelle

En fusionnant avec l ’ovocyte et en le pénétrant, En fusionnant avec l ’ovocyte et en le pénétrant, le spz fécondant remplit 2 fonctionsle spz fécondant remplit 2 fonctions

Apporter par son ADN tous les gènes paternels et Apporter par son ADN tous les gènes paternels et l ’empreinte parentale spécifique nécessaire au l ’empreinte parentale spécifique nécessaire au développement à terme d ’un organisme viabledéveloppement à terme d ’un organisme viable

Activer l ’ovocyteActiver l ’ovocyte et remettre en marche son cycle et remettre en marche son cycle cellulaire, ce qui va se traduire par une série de cellulaire, ce qui va se traduire par une série de modifications biochimiques et morphologiques: modifications biochimiques et morphologiques: libération de calcium sous forme d ’oscillations, libération de calcium sous forme d ’oscillations, exocytose des granules corticaux, achèvement de la exocytose des granules corticaux, achèvement de la méiose ovocytaireméiose ovocytaire

Activation de l ’ovocyteActivation de l ’ovocyte

Oscillations calciquesOscillations calciques

Réaction corticaleRéaction corticale

Achèvement de la méioseAchèvement de la méiose

Activation de l ’ovocyte: les oscillations calciquesActivation de l ’ovocyte: les oscillations calciques

Dans les minutes qui suivent la fusion du Dans les minutes qui suivent la fusion du spz avec l ’ovocyte, activation des canaux spz avec l ’ovocyte, activation des canaux calciques (IP3); mobilisation rapide du calciques (IP3); mobilisation rapide du calcium lié à la calréticuline ( réserves du calcium lié à la calréticuline ( réserves du RE) et RE) et élévation du Caélévation du Ca2+ 2+ libre libre intracellulaireintracellulaire (x 10) (x 10)

Réintégration du CaRéintégration du Ca2+ 2+ dans le RE (pompes dans le RE (pompes ATPases) et expulsion du reliquat à ATPases) et expulsion du reliquat à l ’extérieur de l ’ovocyte. Les canaux l ’extérieur de l ’ovocyte. Les canaux calciques qui s ’étaient refermées lors de calciques qui s ’étaient refermées lors de l ’élévation brutale du calcium s ’ouvrent à l ’élévation brutale du calcium s ’ouvrent à nouveaunouveau

Apparition d Apparition d ’oscillations auto-entretenues’oscillations auto-entretenues de la cc en calcium libre dans l ’ovocyte. de la cc en calcium libre dans l ’ovocyte. Elles modifient l ’activité de protéines dont Elles modifient l ’activité de protéines dont les propriétés sont modifiées par leur les propriétés sont modifiées par leur liaison au calcium.liaison au calcium.

Les oscillations calciques sont indispensables à l ’activation Les oscillations calciques sont indispensables à l ’activation de l ’ovocyte des mammifèresde l ’ovocyte des mammifères

Les pics de calcium se succèdent à intervalles de 3 à 20 Les pics de calcium se succèdent à intervalles de 3 à 20 minutes (fonction de l ’espèce), durent 2 à 3 minutes sous minutes (fonction de l ’espèce), durent 2 à 3 minutes sous la forme d ’une vague qui parcourt l ’ovocyte depuis le la forme d ’une vague qui parcourt l ’ovocyte depuis le point de fusion avec le spz et se répètent durant plusieurs point de fusion avec le spz et se répètent durant plusieurs heuresheures

L ’oscillateur calcique est mis en place dans les dernières L ’oscillateur calcique est mis en place dans les dernières heures qui précèdent l ’ovulationheures qui précèdent l ’ovulation

Seul le spz fécondant est capable de déclencher ces Seul le spz fécondant est capable de déclencher ces oscillations grâce à un ou des facteur(s) activateur(s), de oscillations grâce à un ou des facteur(s) activateur(s), de nature protéique situés au niveau de la tête ( activation et nature protéique situés au niveau de la tête ( activation et fécondation à partir de têtes isolées)fécondation à partir de têtes isolées)

Activation ovocytaire: l ’émission des granules corticaux (GC)Activation ovocytaire: l ’émission des granules corticaux (GC)

L ’élévation du calcium intra-L ’élévation du calcium intra-ovocytaire déclenche ovocytaire déclenche la réaction la réaction corticalecorticale ou exocytose des ou exocytose des granules corticaux qui débute granules corticaux qui débute dans la zone de fusion avec le dans la zone de fusion avec le spzspz

Issus de l ’appareil de Golgi, Issus de l ’appareil de Golgi, positionnés sous la membrane positionnés sous la membrane plasmique de l ’ovocyte en M IIplasmique de l ’ovocyte en M II

Libération des enzymesLibération des enzymes des GC: des GC: protéase qui clive ZP2, protéase qui clive ZP2, hexoaminidase qui détruit les hexoaminidase qui détruit les chaînes OS de ZP3 et empêche chaînes OS de ZP3 et empêche la liaison de spz surnuméraires la liaison de spz surnuméraires à la ZP, enzymes modifiant la à la ZP, enzymes modifiant la texture de la ZPtexture de la ZP

La réaction corticale réalise un La réaction corticale réalise un blocage de la polyspermieblocage de la polyspermie

Il est exceptionnel,chez l ’humain Il est exceptionnel,chez l ’humain de voir des spz surnuméraires de voir des spz surnuméraires ayant pénétré au-delà des 2/3 ayant pénétré au-delà des 2/3 externes de la ZPexternes de la ZP

Chez certaines espèces, comme la Chez certaines espèces, comme la lapine, où la ZP reste perméable, lapine, où la ZP reste perméable, c ’est la Mb plasmique qui c ’est la Mb plasmique qui empêche la fécondation d ’être empêche la fécondation d ’être polyspermique. Pas chez polyspermique. Pas chez l ’humain (cf SUZI)l ’humain (cf SUZI)

Activation ovocytaire: l ’achèvement de la méioseActivation ovocytaire: l ’achèvement de la méiose

L ’ovocyte, lors de la fécondation, L ’ovocyte, lors de la fécondation, est bloqué en Métaphase II est bloqué en Métaphase II ( action du Maturation ( action du Maturation Promoting Factor et du Promoting Factor et du CytoStaticFactor)CytoStaticFactor)

L ’élévation du calcium qui suit L ’élévation du calcium qui suit la fusion des gamètes entraine la la fusion des gamètes entraine la destruction de la destruction de la cycline B ( élément cycline B ( élément constitutif du MPF) et du CSFconstitutif du MPF) et du CSF

Le blocage est levé, l ’ovocyte Le blocage est levé, l ’ovocyte achève sa méiose; anaphase, achève sa méiose; anaphase, télophase et expulsion du second télophase et expulsion du second globule polaire, globule polaire, dépourvu de GCdépourvu de GC