B6 · Gamétogenèse
Spermatogenèse, spermiogenèse et spermogramme
Décrire les étapes de la spermatogenèse dans le tube séminifère et la différenciation du spermatide en spermatozoïde. Présenter la structure du gamète mâle et les paramètres évalués par un spermogramme.
Embryologie et biologie de la reproduction6 min de lecture15 QCM corrigés
Organisation du tube séminifère
Les tubes séminifères sont des conduits pelotonnés constituant la majeure partie du parenchyme testiculaire. Leur paroi comprend une lame basale entourant l’épithélium séminifère, composé de cellules germinales à différents stades et de cellules de Sertoli.
Les cellules germinales progressent de la périphérie vers la lumière du tube :
- les spermatogonies reposent contre la lame basale ;
- les spermatocytes occupent une position plus interne ;
- les spermatides se trouvent près de la lumière ;
- les spermatozoïdes sont finalement libérés dans la lumière.
Les cellules de Sertoli assurent plusieurs fonctions : soutien mécanique, apport de nutriments, élimination des corps résiduels, sécrétion du liquide tubulaire et régulation locale de la spermatogenèse. Leurs jonctions serrées constituent la barrière hémato-testiculaire, qui sépare deux compartiments :
- un compartiment basal, contenant principalement les spermatogonies ;
- un compartiment adluminal, où se déroulent la méiose et la différenciation des spermatides.
Cette séparation protège notamment les cellules germinales les plus différenciées, dont les antigènes apparaissent après la mise en place de la tolérance immunitaire.
Entre les tubes séminifères, le tissu interstitiel contient les cellules de Leydig, productrices de testostérone. La fonction endocrine détaillée des gonades est reliée à la régulation hormonale de la reproduction, sans relever ici des cycles ovarien et utérin étudiés dans une fiche voisine.
Étapes de la spermatogenèse
La spermatogenèse débute à la puberté et se poursuit ensuite de manière continue, sous réserve d’un fonctionnement testiculaire normal. Chez l’être humain, la progression complète dans l’épithélium séminifère dure approximativement 74 jours, auxquels s’ajoute la maturation épididymaire.
Phase de multiplication
Les spermatogonies sont des cellules germinales diploïdes. Elles se divisent par mitoses :
- certaines conservent un rôle de réserve et assurent l’auto-renouvellement de la lignée germinale ;
- d’autres s’engagent dans la différenciation et donnent des spermatogonies de type B ;
- les spermatogonies de type B deviennent des spermatocytes primaires.
Les cellules issues d’une même spermatogonie restent souvent reliées par des ponts cytoplasmiques. Ces connexions permettent une différenciation coordonnée de chaque groupe cellulaire.
Phase méiotique
Le spermatocyte primaire, ou spermatocyte I, entre en méiose après réplication de son ADN. Les mécanismes de la méiose et des brassages génétiques sont étudiés dans la fiche précédente ; il faut ici en retenir les changements de ploïdie et de quantité d’ADN.
Dans les notations suivantes, désigne le nombre de lots chromosomiques et la quantité d’ADN d’un génome haploïde :
Un spermatocyte primaire produit donc deux spermatocytes secondaires, puis quatre spermatides haploïdes. La méiose réduit le nombre de lots chromosomiques sans constituer encore un spermatozoïde fonctionnel.
Spermiogenèse et spermiation
La spermiogenèse repose sur une réorganisation profonde de la cellule :
- l’appareil de Golgi produit une vésicule acrosomique ;
- cette vésicule s’étale sur le pôle antérieur du noyau et forme l’acrosome ;
- le noyau s’allonge et sa chromatine se condense fortement, notamment par remplacement d’une grande partie des histones par des protamines ;
- un flagelle se développe à partir d’un centriole ;
- les mitochondries se regroupent en hélice autour de la partie proximale du flagelle ;
- l’excès de cytoplasme forme un corps résiduel, phagocyté par la cellule de Sertoli.
À la spermiation, les spermatozoïdes ne possèdent pas encore leur mobilité progressive complète ni leur capacité fécondante définitive. Ils acquièrent notamment leur mobilité au cours du transit dans l’épididyme. La capacitation, qui se produit ultérieurement dans les voies génitales féminines, relève de la fiche consacrée à la migration des gamètes.
Structure du spermatozoïde
Le spermatozoïde est une cellule très polarisée, adaptée au transport du génome paternel.
Tête
La tête contient :
- un noyau haploïde à chromatine extrêmement condensée ;
- l’acrosome, qui recouvre la partie antérieure du noyau ;
- très peu de cytoplasme.
La condensation nucléaire protège l’ADN et réduit le volume cellulaire.
Pièce intermédiaire et flagelle
Le col relie la tête à l’appareil locomoteur. La pièce intermédiaire contient l’axonème central et une gaine de mitochondries fournissant l’énergie nécessaire au mouvement.
Le flagelle comprend une pièce principale puis une pièce terminale. Son axe, appelé axonème, possède l’organisation microtubulaire caractéristique des cils et flagelles mobiles. Les mouvements coordonnés de l’axonème permettent la propulsion du spermatozoïde.
Spermogramme
Le prélèvement doit être complet, recueilli dans des conditions standardisées après une durée d’abstinence définie par le laboratoire. L’analyse est effectuée après liquéfaction. Comme les paramètres varient d’un prélèvement à l’autre, une anomalie isolée doit généralement être contrôlée sur un autre échantillon.
Paramètres macroscopiques
L’examen porte sur :
- le volume de l’éjaculat ;
- l’aspect et la viscosité ;
- le délai de liquéfaction ;
- le pH, qui dépend des sécrétions des glandes génitales annexes.
Paramètres microscopiques
La concentration spermatique correspond au nombre de spermatozoïdes par unité de volume. Le nombre total est obtenu à partir de la concentration et du volume de l’éjaculat.
La mobilité est classée en :
- mobilité progressive, avec déplacement net ;
- mobilité non progressive, sans progression efficace ;
- immobilité.
La vitalité mesure la proportion de spermatozoïdes vivants. Elle ne doit pas être confondue avec la mobilité : un spermatozoïde vivant peut être immobile.
La morphologie étudie la tête, la pièce intermédiaire et le flagelle. Son analyse détaillée constitue le spermocytogramme, souvent associé au spermogramme. L’examen recherche également des agglutinats, des cellules rondes et une éventuelle augmentation des leucocytes.
Selon les limites de référence basses publiées par l’Organisation mondiale de la santé, les valeurs indicatives comprennent notamment un volume d’environ , une concentration de , un nombre total de spermatozoïdes, une mobilité totale de 42 %, une mobilité progressive de 30 %, une vitalité de 54 % et 4 % de formes morphologiquement typiques. Ces limites dépendent des méthodes et ne constituent pas des frontières absolues entre fertilité et infertilité.
Principales anomalies terminologiques
- Oligozoospermie : concentration spermatique diminuée.
- Asthénozoospermie : mobilité spermatique diminuée.
- Tératozoospermie : proportion insuffisante de formes morphologiquement typiques.
- Nécrozoospermie : diminution de la proportion de spermatozoïdes vivants.
- Azoospermie : absence de spermatozoïdes dans l’éjaculat après recherche adaptée.
- Aspermie : absence d’éjaculat.
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