Les mécanismes de la fertilisation ont été largement étudiés chez les oursins et les souris. Cette recherche aborde la question de savoir comment le sperme et l’ovule approprié se trouvent et la question de savoir comment un seul spermatozoïde pénètre dans l’ovule et livre son contenu. Il y a trois étapes à la fertilisation qui garantissent la spécificité de l’espèce:
- Chimiotaxie
- Activation du sperme / réaction acrosomale
- Adhésion sperme/ovule
Interne vs., Externemodifier
La question de savoir si un animal (plus précisément un vertébré) utilise une fécondation interne ou externe dépend souvent de la méthode de naissance. Les animaux ovipares pondant des œufs avec des coquilles de calcium épaisses, comme les poulets, ou des coquilles coriaces épaisses se reproduisent généralement par fécondation interne de sorte que le sperme fertilise l’œuf sans avoir à traverser l’épaisse couche tertiaire protectrice de l’œuf. Les animaux ovovivipares et vivipares utilisent également la fertilisation interne., Il est important de noter que bien que certains organismes se reproduisent via amplexus, ils peuvent toujours utiliser la fertilisation interne, comme avec certaines salamandres. Les avantages de la fécondation interne comprennent: un gaspillage minimal de gamètes; une plus grande chance de fécondation individuelle des ovules, une période de protection des ovules relativement « plus longue » et une fécondation sélective; de nombreuses femelles ont la capacité de stocker le sperme pendant de longues périodes et peuvent féconder leurs ovules à leur propre désir.,
Les animaux ovipares produisant des œufs avec des membranes tertiaires minces ou pas de membranes du tout, en revanche, utilisent des méthodes de fertilisation externe. Ces animaux peuvent être plus précisément appelés ovulipares. Les avantages de la fertilisation externe comprennent: un contact et une transmission minimaux des fluides corporels; une diminution du risque de transmission de la maladie et une plus grande variation génétique (en particulier lors de la reproduction par diffusion des méthodes de fertilisation externe).
Mer urchinsEdit
réaction Acrosomique sur un oursin dans la cellule.,
Les spermatozoïdes trouvent les ovules par chimiotaxie, un type d’interaction ligand / récepteur. Resact est un peptide de 14 acides aminés purifié à partir de la couche de gelée d’A. punctulata qui attire la migration des spermatozoïdes.
Après avoir trouvé l’ovule, le sperme pénètre dans la couche de gelée par un processus appelé activation du sperme. Dans une autre interaction ligand / récepteur, un composant oligosaccharide de l’ovule se lie et active un récepteur sur le sperme et provoque la réaction acrosomale. Les vésicules acrosomales du sperme fusionnent avec la membrane plasmique et sont libérées., Dans ce processus, des molécules liées à la membrane de la vésicule acrosomale, telles que la bindine, sont exposées à la surface du sperme. Ces contenus digèrent la couche de gelée et éventuellement la membrane vitelline. En plus de la libération de vésicules acrosomales, il existe une polymérisation explosive de l’actine pour former une fine pointe à la tête du sperme appelée processus acrosomal.
Le sperme se lie à l’ovule par une autre réaction de ligand entre les récepteurs sur la membrane vitelline. La protéine de surface du sperme, la bindine, se lie à un récepteur de la membrane vitelline identifié comme EBR1.,
La fusion des membranes plasmiques du sperme et de l’ovule est probablement médiée par la bindine. Au site de contact, la fusion provoque la formation d’un cône de fertilisation.
Mammalsmodifier
Les mammifères fertilisent intérieurement par copulation. Après qu’un mâle éjacule, de nombreux spermatozoïdes se déplacent vers le vagin supérieur (via des contractions du vagin) à travers le col de l’utérus et sur toute la longueur de l’utérus pour rencontrer l’ovule., Dans les cas où la fécondation se produit, la femelle ovule généralement pendant une période qui s’étend des heures avant la copulation à quelques jours après; par conséquent, chez la plupart des mammifères, il est plus fréquent que l’éjaculation précède l’ovulation que l’inverse.
Lorsque les spermatozoïdes sont déposés dans le vagin antérieur, ils ne sont pas capables de fécondation (c’est-à-dire non capacités) et sont caractérisés par des motifs de motilité linéaire lente. Cette motilité, associée à des contractions musculaires, permet le transport des spermatozoïdes vers l’utérus et les trompes de Fallope., Il existe un gradient de pH dans le micro-environnement de l’appareil reproducteur féminin, de sorte que le pH près de l’ouverture vaginale est inférieur (environ 5) à celui des trompes de Fallope (environ 8). La protéine de transport du calcium sensible au pH spécifique du sperme appelée CatSper augmente la perméabilité des spermatozoïdes au calcium à mesure qu’elle se déplace plus loin dans l’appareil reproducteur. L’afflux intracellulaire de calcium contribue à la capacitation et à l’hyperactivation des spermatozoïdes, provoquant une motilité non linéaire plus violente et plus rapide à mesure que les spermatozoïdes s’approchent de l’ovocyte., Le spermatozoïde capacité et l’ovocyte se rencontrent et interagissent dans l’ampoule de la trompe de Fallope. La rhéotaxie, la thermotaxie et la chimiotaxie sont des mécanismes connus qui guident les spermatozoïdes vers l’ovule pendant la phase finale de la migration des spermatozoïdes. Les spermatozoïdes répondent (voir thermotaxie des spermatozoïdes) au gradient de température de ~2 °C entre l’oviducte et l’ampoule, et des gradients chimiotactiques de progestérone ont été confirmés comme étant le signal émanant des cellules ovariennes du cumulus entourant les ovocytes de lapin et humains., Les spermatozoïdes capacités et hyperactivés réagissent à ces gradients en modifiant leur comportement et en se déplaçant vers le complexe cumulus-ovocyte. D’autres signaux chimiotactiques tels que formyl Met-Leu-Phe (fMLF) peuvent également guider les spermatozoïdes.
La zone pellucide, une épaisse couche de matrice extracellulaire qui entoure l’œuf et est similaire au rôle de la membrane vitelline dans les oursins, lie le sperme. Contrairement aux oursins, le sperme se lie à l’ovule avant la réaction acrosomale. ZP3, une glycoprotéine de la zona pellucida, est responsable de l’adhésion ovule/spermatozoïde chez la souris., Le récepteur galactosyltransférase (GalT) se lie aux résidus de N-acétylglucosamine sur le ZP3 et est important pour la liaison avec le sperme et l’activation de la réaction de l’acrosome. ZP3 est suffisant bien qu’inutile pour la liaison spermatozoïde/ovule. Deux récepteurs de sperme supplémentaires existent: une protéine 250kD qui se lie à une protéine sécrétée par oviducte, et SED1, qui se lie indépendamment à la zone. Après la réaction de l’acrosome, on pense que le sperme reste lié à la zona pellucida par le biais des récepteurs ZP2 exposés. Ces récepteurs sont inconnus chez la souris mais ont été identifiés chez le cobaye.,
Chez les mammifères, la liaison du spermatozoïde au GalT déclenche la réaction de l’acrosome. Ce processus libère la hyaluronidase qui digère la matrice d’acide hyaluronique dans les vêtements autour de l’ovocyte. De plus, des glycosaminoglycanes de type héparine (GAG) sont libérés près de l’ovocyte qui favorisent la réaction de l’acrosome. La fusion entre les membranes plasmiques des ovocytes et les spermatozoïdes suit et permet au noyau spermatique, le centriole typique et le centriole atypique qui est attaché au flagelle, mais pas aux mitochondries, d’entrer dans l’ovocyte., La protéine CD9 est probablement médiatrice de cette fusion chez la souris (l’homologue de liaison). L’ovule « s’active » lors de la fusion avec un seul spermatozoïde et modifie ainsi sa membrane cellulaire pour empêcher la fusion avec d’autres spermatozoïdes. Les atomes de zinc sont libérés lors de cette activation.
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Ce processus conduit à la formation d’une cellule diploïde appelé zygote. Le zygote se divise pour former un blastocyste et, en entrant dans l’utérus, s’implante dans l’endomètre, commençant la grossesse., L’implantation embryonnaire non dans la paroi utérine entraîne une grossesse extra-utérine qui peut tuer la mère.
Chez des animaux tels que les lapins, le coït induit l’ovulation en stimulant la libération de l’hormone hypophysaire gonadotrophine; cette libération augmente considérablement la probabilité de grossesse.
HumansEdit
Fécondation chez l’homme. Le sperme et l’ovule s’unissent par fécondation, créant un zygote qui s’implante (au cours de 8 à 9 jours) dans la paroi utérine, où il réside pendant neuf mois.,
La fécondation chez l’homme est l’union d’un ovule humain et de spermatozoïdes, se produisant généralement dans l’ampoule de la trompe de Fallope, produisant une cellule zygote, ou un ovule fécondé, initiant le développement prénatal. Les scientifiques ont découvert la dynamique de la fécondation humaine au xixe siècle.
Le terme conception fait généralement référence au « processus de grossesse impliquant la fécondation ou l’implantation ou les deux »., Son utilisation en fait un sujet d’arguments sémantiques sur le début de la grossesse, généralement dans le contexte du débat sur l’avortement.Lors de la gastrulation, qui survient environ 16 jours après la fécondation, le blastocyste implanté développe trois couches germinales, l’endoderme, l’ectoderme et le mésoderme, et le code génétique du père devient pleinement impliqué dans le développement de l’embryon; un jumelage ultérieur est impossible. De plus, les hybrides interspécifiques ne survivent que jusqu’à la gastrulation et ne peuvent plus se développer.,Cependant, certains ouvrages de biologie du développement humain se réfèrent au conceptus et une telle littérature médicale se réfère aux » produits de la conception » comme l’embryon post-implantation et ses membranes environnantes. Le terme « conception » n’est généralement pas utilisé dans la littérature scientifique en raison de sa définition et de sa connotation variables.
InsectsEdit
Dards à veines rouges (Sympetrum fonscolombii) volant « en cop » (mâle devant), permettant au mâle d’empêcher les autres mâles de s’accoupler. Les œufs sont fécondés car ils sont pondus un à un.,
Les insectes de différents groupes, dont les Odonates (libellules et demoiselles) et les Hyménoptères (fourmis, abeilles et guêpes) pratiquent une fécondation retardée. Parmi les Odonates, les femelles peuvent s’accoupler avec plusieurs mâles et stocker le sperme jusqu’à ce que les œufs soient pondus., Le mâle peut planer au-dessus de la femelle pendant la ponte (ponte) pour l’empêcher de s’accoupler avec d’autres mâles et de remplacer son sperme; dans certains groupes tels que les dards, le mâle continue de saisir la femelle avec ses fermoirs pendant la ponte, le couple volant en tandem. Parmi les hyménoptères sociaux, les reines d’abeilles domestiques ne s’accouplent que sur des vols d’accouplement, dans une courte période de quelques jours; une reine peut s’accoupler avec huit drones ou plus. Elle stocke ensuite le sperme pour le reste de sa vie, peut-être pendant cinq ans ou plus.