Les modèles de nage des spermatozoïdes pour localiser l'œuf – ScienceDaily

Une nouvelle étude révèle comment les spermatozoïdes modifient leurs schémas de nage pour se diriger vers l'ovule, passant d'un mouvement symétrique qui déplace le sperme en ligne droite à un mouvement asymétrique qui favorise une nage plus circulaire.

Ce changement de comportement, appelé hyperactivation, permet au sperme de balayer la zone une fois à proximité de l'ovule, ce qui améliore les chances du sperme de le trouver.

Pour l'étude in vitro, les chercheurs ont conçu des puces microfluidiques avec des canaux de la taille d'un micron afin qu'ils puissent observer le sperme bovin avec un microscope et une caméra à grande vitesse.

En exposant les mécanismes impliqués, l'étude dévoile non seulement un mystère sur la façon dont le sperme se dirige vers l'ovule, mais elle a également des implications pour la fécondation in vitro humaine et la reproduction des vaches laitières et fournit de nouvelles informations aux ingénieurs pour concevoir des micro-nageurs robotiques.

"En comprenant ce qui détermine le mécanisme de navigation et les signaux biophysiques et biochimiques permettant à un spermatozoïde d'atteindre l'ovule, nous pourrons peut-être utiliser ces signaux pour traiter les couples ayant des problèmes d'infertilité et sélectionner la meilleure stratégie pour la fécondation in vitro", a déclaré Alireza. Abbaspourrad, auteur principal de l'article et professeur adjoint Youngkeun Joh de chimie alimentaire et de technologie des ingrédients au Département des sciences alimentaires du Collège de l'agriculture et des sciences de la vie.

L'étude, "Mammalian Sperm Hyperactivation Regulates Navigation Via Physical Boundaries and Promotes Pseudo-Chemotaxis", a été publiée en ligne le 29 octobre dans le Actes de l'Académie nationale des sciences.

L'article explique comment des millions de spermatozoïdes voyagent dans l'appareil reproducteur des mammifères femelles, avec seulement une poignée atteignant finalement le site de fécondation. Les spermatozoïdes restent près des parois latérales et nagent en ligne droite contre une petite quantité de liquide qui s'écoule de la partie supérieure vers la partie inférieure de l'appareil reproducteur. Mais une fois que les spermatozoïdes atteignent la zone de jonction utérine, pénètrent dans les trompes de Fallope et se dirigent vers l'ovule, un afflux d'ions calcium dans leur flagelle déclenche une hyperactivation et une nage circulaire. Une étude plus approfondie est nécessaire pour comprendre exactement ce qui déclenche l'afflux de calcium dans le flagelle.

Les puces microfluidiques ont permis aux chercheurs de manipuler l'environnement. L'équipe a enregistré le sperme nageant le long des murs de la chambre. Ils ont ensuite testé des composés, dont la caféine, qui augmentent les ions calcium dans le cytoplasme d'une cellule. Ils ont enregistré le changement de comportement du sperme en présence de calcium, passant d'une nage symétrique et directe à une nage circulaire hyperactivée, ce qui signifiait que le sperme n'était plus serré contre les parois. Sans ce changement, les spermatozoïdes pourraient se retrouver dans des impasses où ils se retrouveraient bloqués.

"Il a été démontré que cet état [de nage] est nécessaire à la fécondation", a déclaré Abbaspourrad. Bien que les observations aient eu lieu dans un laboratoire in vitro, cela donne une idée de ce qui pourrait se passer in vivo, a-t-il déclaré.

"Nous pensons que l'hyperactivation module le comportement de nage du sperme lorsqu'il monte vers le site de fécondation, en fonction de la région fonctionnelle du tractus, et lorsque le sperme réagit aux facteurs biochimiques présents dans l'environnement", a déclaré Meisam Zaferani, le premier auteur de l'article et un étudiant diplômé dans le laboratoire d'Abbaspourrad.

Susan Suarez, professeur émérite de sciences biomédicales, est co-auteur.

Source de l'histoire :

Matériaux fourni par L'Université de Cornell. Original écrit par Krishna Ramanujan, avec l'aimable autorisation du Cornell Chronicle. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.