GAMETOGENESE

I-NOTION DE GAMÈTES

Un gamète est une cellule reproductrice capable de fusionner avec une autre cellule reproductrice du type complémentaire, pour donner un être vivant. Ce sont chez l’homme les spermatozoïdes et les ovules.

II-Structure et caractéristiques des gamètes

Les spermatozoïdes sont formés d’une tête aplatie contenant un noyau, coiffée d’un « sac » contenant des enzymes, l’acrosome, d’une pièce intermédiaire riche en mitochondries (productrices d’énergie pour la locomotion) et d’un long flagelle servant à la locomotion du spermatozoïde.

L’ovule humain est entouré de cellules folliculaires, d’une zone pellucide, d’une membrane plasmique délimitant un cytoplasme dans lequel se trouvent des granules corticaux proches à la membrane et un noyau en division bloqué en métaphase II. Il présente le premier globule polaire.

III. LA MEIOSE

III-1. Notion de méiose

La méiose est un mode de division par lequel une cellule animale ou végétale à 2n chromosomes (diploïde) donne 4 cellules à n chromosomes chacune (haploïdes).

III-2. Mécanismes de la méiose

La méiose comporte deux types de divisions successives et différentes : une division réductionnelle et une division équationnelle.

III-2-1. Première division de méiose ou division réductionnelle

Elle se déroule en 4 phases :

Prophase I:

Au cours de cette phase la chromatine se condense pour donner des chromosomes avec deux chromatides, au même moment où l’enveloppe nucléaire disparait et le fuseau de division se forme. Les chromosomes homologues s’apparient et forment des bivalents ou tétrades de chromatides. Ils peuvent échanger des segments de chromatides (crossing-over ou chiasma).

Métaphase I:

Chaque chromosome homologue se place de part et d’autre de la plaque équatoriale en se fixant sur les fibres du fuseau de division.

Anaphase I:

Séparation des chromosomes homologues sans division des centromères et migration vers chaque pôle suite au raccourcissement des fibres du fuseau de division, pour donner n chromosomes à chaque pôle.

Télophase I :

Division du cytoplasme pour donner deux cellules haploïdes à n chromosomes et formation d’un autre fuseau de division dans chaque cellule.

III-2-2. Deuxième division de méiose ou division équationnelle

Elle est comparable à une mitose simple, car elle est équationnelle et se fait en 4 phases :

Prophase II :

Toutes les deux cellules haploïdes ont des chromosomes déjà formés avec deux chromatides reliés par leur centromère et un fuseau de division développé.

Métaphase II:

Disposition des chromosomes au centre de la cellule pour former la plaque équatoriale, ces chromosomes sont reliés aux fibres du fuseau de division.

Anaphase II:

Séparation des chromatides au niveau des centromères suite au raccourcissement des fibres du fuseau qui les tirent vers les pôles, c’est la migration.

Télophase II:

On note une division du cytoplasme et la formation de l’enveloppe nucléaire, ce qui donne 4 cellules haploïdes (n chromosomes).

NB :La méiose permet donc d’obtenir 4 cellules haploïdes à partir d’une cellule diploïde. Ces cellules haploïdes sont les gamètes.

IV-Notion de gamétogenèse

C’est le processus de formation des gamètes (spermatozoïdes et ovules). Elle s’appelle spermatogenèse quand les gamètes formés sont des spermatozoïdes (se déroule dans les testicules) et ovogenèse quand les gamètes produits sont des ovules (se déroule dans les ovaires).

IV-1. Spermatogenèse

IV-1-1. Structure macroscopique et microscopique du testicule
a- Structure macroscopique

Sur le plan macroscopique le testicule est constitué :

  • De lobes testiculaires séparés par des cloisons interlobulaires dans lesquels se trouvent des tubes séminifères qui s’unissent à leur extrémité pour donner le tube droit, la rencontre de ces tubes droits forme le réseau de Haller.
  • D’un épididyme contenant le canal de l’épididyme relié au réseau de Haller et qui est prolongé par le canal déférent.

b- Structure microscopique du testicule

L’observation microscopique du testicule montre :

  • Un tissu conjonctif délimitant les tubes séminifères (dont la lumière est absente avant la puberté), dans lesquels se trouvent des cellules de la lignée germinale et des cellules de Sertoli (rôle nutritif des cellules sexuelles) ;
  • Des cellules de Leydig ou cellules interstitielles et des vaisseaux sanguins situés entre les tubes séminifères.

Les cellules de la lignée germinales sont successivement de la périphérie vers la lumière : les spermatogonies (cellules souches), les spermatocytes I, les spermatocytes II, les spermatides et les spermatozoïdes.

IV-1-2. Stades de la spermatogenèse

La spermatogenèse se déroule en 4 stades :

Multiplication

Des spermatogonies souches à 2n chromosomes subissent une succession de mitoses donnant plusieurs cellules de petite taille, les spermatogonies (2n chromosomes).

Accroissement

Ces spermatogonies augmentent de taille en accumulant des réserves et deviennent des spermatocytes I (2n chromosomes).

Maturation

Elle correspond à la méiose qui se fait en 2 étapes :

  • Une 1ère division réductionnelle des spermatocytes I (2n) donnant deux spermatocytes II (n).
  • Une 2ème division équationnelle de chaque spermatocyte II donnant 4 spermatides (n).
Différenciation

Chaque spermatide se transforme pour donner un spermatozoïde, c’est la spermiogenèse. Au cours de la spermiogenèse on note :

  • Le cytoplasme s’étire et le centriole distal élabore un flagelle;
  • Des vésicules golgiens s’associent pour donner l’acrosome;
  • La chromatine se condense et le noyau diminue de volume ;
  • Les mitochondries se regroupent à la base du flagelle pour donner la pièce intermédiaire;
  • La perte d’une partie du cytoplasme et de l’appareil de Golgi.

NB : C’est la fonction exocrine du testicule.

IV-2. Ovogenèse

IV-2-1. Structure macroscopique et microscopique de l’ovaire

De l’extérieur vers l’intérieur, l’ovaire présente un épithélium de revêtement, une zone corticale où se développent des follicules et le corps jaune et une zone médullaire riche en vaisseaux sanguins et en nerfs.

IV-2-2. Stades de l’ovogenèse

L’ovogenèse se déroule en trois stades :

Multiplication

Pendant la vie embryonnaire de la fille, les ovogonies souches (2n) se multiplient par des mitoses successives pour donner plusieurs ovogonies (2n). Ces mitoses s’arrêtent vers la 15ème semaine de vie utérine et les ovogonies sont environ 7 millions.

Accroissement

Les ovogonies (diamètre 30µm) accumulent des réserves (vitellus) et augmentent de taille pour donner des ovocytes I (2n) (diamètre de 140µm). Ces derniers entrent en prophase I de la méiose I, mais restent bloqués à ce stade jusqu’à la puberté. Ils s’entourent de cellules folliculaires pour donner des follicules. Avant la naissance il se produit une dégénérescence d’un grand nombre de follicules jusqu’à la puberté, c’est l’atrésie folliculaire.

Maturation

Elle débute à la puberté et se fait de façon cyclique, car tous les ovocytes I n’entrent pas en phase de maturation en même temps, mais seulement quelques uns. En effet, à la puberté, certains ovocytes I poursuivent leur méiose qui était bloquée en prophase I, avec une division inégale qui donnera un ovocyte II (n) et un globule polaire (n) non viable. L’ovocyte II entre en 2ème phase de méiose, mais reste bloqué en métaphase II. Il est libéré lors de l’ovulation chez la femme.

La méiose ne s’achèvera qu’après la pénétration du spermatozoïde, pour donner un ovotide (n) et un 2nd globule pôlaire (n).

V-Etude comparative de la spermatogenèse et de l’ovogenèse

Nous avons schématiquement les mêmes phases, mais avec quelques différences :

  • Au niveau de la spermatogenèse la multiplication est permanente depuis la puberté, alors que pour l’ovogenèse la multiplication se fait uniquement pendant la vie embryonnaire et produit un stock bien déterminé.
  • La différenciation n’existe que dans la spermatogenèse.

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