université paris 6

UNIVERSITÉ PARIS 6
FACULTÉ DE MÉDECINE PIERRE ET
MARIE CURIE
UE2
POLYCOPIÉ DE BIOLOGIE DE LA
REPRODUCTION DE L’ÊTRE HUMAIN
PAES 2012-2013
Polycopié rédigé par Jacqueline Mandelbaum, Catherine Poirot, Célia Ravel et Jean-Pierre
Siffroi
OVOGENESE – FOLLICULOGENESE
PR C. POIROT
L'ovaire a une double fonction : une fonction exogène gamétogène, car il assure la
croissance, la maturation puis l'émission de l'ovocyte (gamète femelle) et une fonction
endocrine, puisqu'il synthétise les hormones stéroïdes indispensables à la fonction de
reproduction. C'est entre la puberté et la ménopause que l'ovaire assure cette double fonction.
Le processus qui conduira un follicule donné du stade primordial au stade préovulatoire ou à
l'involution s'appelle la folliculogenèse. Le follicule ovarien est constitué d'un ovocyte
entouré de cellules de la granulosa puis des cellules de la thèque. L'évolution et la maturation
de l'ovocyte sont très liées à la présence des cellules périovocytaires et inversement.
I - OVOGENESE (Figure 1)
L'ovogenèse comporte 3 phases : multiplication, croissance et maturation. Elle commence
pendant la vie fœtale.
a- Phase de multiplication
Les cellules germinatives primordiales de la deuxième poussée embryonnaire donnent
naissance aux ovogonies. Ces ovogonies se divisent, par mitoses simples, du 4ème au 7ème mois
de la vie intra-utérine. Les ovogonies ont, comme les autres cellules de l'organisme, 2N
chromosomes. Cette phase de multiplication est limitée dans le temps. Elle s'achève vers le
7ème mois de la vie intra-utérine. Ces ovogonies, après synthèse d'ADN, vont se transformer
en ovocyte de premier ordre (2N chromosomes, et 2 q (quantité) d'ADN par chromosome [4q
au total pour les 2 chromosomes d'une même paire]).
Cette transformation s'accompagne de 2 phénomènes morphologiques :
- le début de la méiose de la division réductionnelle avec blocage en fin de prophase
de première division : stade dyctié.
- l'organisation autour de chaque ovocyte d'une couche de cellules folliculaires,
constituant ainsi les follicules primordiaux.
b- Phase de croissance
Débute après la naissance, elle est très longue et ne s'achève qu'au moment de la maturation
finale du follicule.
Pendant cette phase de croissance, le volume de l'ovocyte augmente, des synthèses
nucléolaires, nucléaires et cytoplasmiques concourent à donner les éléments nécessaires à la
maturation des ovocytes.
c- Phase de maturation
Elle est définie comme les étapes terminales nécessaires à rendre l'ovocyte fécondable. La
maturation finale de l'ovocyte comprend, une maturation nucléaire consistant en une reprise
de la méiose, une maturation cytoplasmique qui s'accompagne principalement de la synthèse
de protéines spécifiques et de modifications des organites et une maturation membranaire.
Nous ne parlerons ici que de la maturation nucléaire ou méiose.
Le noyau de l'ovocyte I appelé aussi vésicule germinative s'est déplacé à la périphérie du
cytoplasme. Il restera bloqué à ce stade jusqu'à la sécrétion cyclique, entre la puberté et la
ménopause, d'une gonadotrophine hypophysaire induisant l'ovulation, la LH (Luteinizing
Hormone). Trente quatre heures environ après le début de la décharge ovulante de LH, la
première division méiotique, division réductionnelle, s'achève : la prophase I reprend et se
termine, suivie de la métaphase I, de l'anaphase I et de la télophase I. Sur le plan
1
morphologique, ceci se traduit par la formation de 2 cellules de taille très inégale : l'ovocyte
et le premier globulaire polaire. Sur le plan chromosomique, chacune de ces cellules est
constituée de 23 chromosomes avec 2 q d'ADN par chromosome.
L'ovocyte débute la deuxième division de méiose, sans passer par le stade de prophase, et se
bloque à nouveau en métaphase de 2ème division. On parle alors d'ovocyte II. C'est à ce stade
qu'il est expulsé hors de l'ovaire (ovulation) et qu'il est fécondable et éventuellement fécondé.
S'il y a fécondation, l'ovocyte achève sa méiose. L'ovocyte est la seule cellule de l'organisme
qui a besoin d'une autre cellule pour terminer sa différentiation. S'il n'y a pas de fécondation,
il s'atrésie.
En cas de fécondation, l'ovocyte II, bloqué en métaphase de deuxième division de méiose,
reprend sa méiose. L'anaphase de deuxième division a lieu, suivie de la télophase se
manifestant sur le plan morphologique par l'expulsion du deuxième globule polaire. Sur le
plan chromosomique, le noyau ovocytaire a 23 chromosomes avec 1 quantité d'ADN par
chromosome.
II - FOLLICULOGENESE
Elle se situe au niveau du cortex des ovaires. Tous les follicules contiennent un ovocyte
bloqué en fin de prophase de première division. Comme il a été vu au chapitre précédent, c'est
seulement au moment de la décharge ovulante de LH que l'ovocyte reprend sa méiose pour se
bloquer à nouveau en métaphase de 2ème division. L'ovocyte ovulé est bloqué en métaphase de
2ème division de méiose, a donc expulsé son premier globule polaire.
La folliculogenèse débute dès la vie fœtale et s'achève à la ménopause. Durant cet intervalle
de temps, seulement 300 à 400 follicules ovuleront sur le million de petits follicules sains
présents à la naissance.
Les follicules ovariens se décrivent sous différentes formes histologiques qui représentent une
série de stades successifs qui correspondent au cycle folliculaire. (Figure 2)
a- Les follicules primordiaux
C'est le plus petit follicule. Ils sont disposés en périphérie de l'ovaire, sous l'albuginée et sont
répartis en plusieurs couches. Le nombre total de follicules primordiaux est fixé pendant la
vie fœtale. Vers la fin du 7ème mois fœtal, on estime qu'il existe environ 7 millions d'ovocytes
I. Une atrésie survient entre cette date et la naissance si bien qu'on ne dénombre plus qu'un
million d'ovocytes I à cette période. Cette atrésie se poursuit pendant la vie post natale si bien
qu'il n'existe plus qu'environ 300 000 follicules à la puberté et un millier au moment de la
ménopause.
Le diamètre des follicules primordiaux est compris entre 25 et 50 µm de diamètre. Ils sont
constitués par un ovocyte I entouré d'une seule assise de cellules folliculaires, pavimenteuses
qui se présentent, sur une coupe transversale de follicule, sous la forme de 3 à 4 cellules
séparées du stroma par une membrane basale mince : la membrane de Slavjanski.
b- Les follicules primaires
Leur diamètre est compris entre 60 à 80 µm. L'ovocyte I a augmenté de diamètre et est
entouré par une membrane hyaline fine, c'est le début de la mise en place de la zone pellucide,
une assise de cellules cubiques et la membrane de Slavjanski.
c- Les follicules secondaires
Leur taille est de l'ordre de 80 à 180 µm de diamètre. La zone pellucide est maintenant bien
visible. Les cellules folliculaires, disposées en 3 à 4 couches et associées entre elles par des
jonctions de type Gap, constituent la granulosa. A partir d'un certain nombre de couches de
cellules de la granulosa, le stroma, qui entoure le follicule, se modifie pour former la thèque
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interne. Celle-ci est très vascularisée et renferme des cellules qui présentent les
caractéristiques cytologiques des cellules sécrétrices de stéroïdes. Les follicules secondaires
les plus volumineux qui ont des cellules épithélioïdes sécrétrices dans la thèque interne sont
appelés follicules préantraux.
d- Les follicules antraux ou tertiaires
Ces follicules subissent un accroissement important durant lequel leur taille passe de 180 µm
à plusieurs millimètres. Lors de cette croissance, la morphologie des follicules se modifie
avec apparition de cavités au sein de la couche des cellules folliculaires, ces cavités finissent
par confluer pour former une cavité unique ou antrum. L'ovocyte est refoulé à un des pôles du
follicule. La thèque externe se développe autour de la thèque interne. Cette thèque externe est
riche en tissu conjonctif et en vaisseaux sanguins. Les cellules de la granulosa, plus
nombreuses, groupées autour de l'ovocyte et disposées dans une zone délimitée de la paroi
folliculaire, constituent le cumulus oophorus, qui fait saillie dans l'antrum. Maintenant la
limite entre la thèque interne et la granulosa est définie par une épaisse membrane basale.
eLe follicule pré-ovulatoire ou mûr ou follicule de De Graaf mesure environ
20 mm de diamètre. Il apparaît comme un "kyste" faisant saillie à la surface de l'ovaire.
L'accumulation de liquide folliculaire entraîne une augmentation de volume de la cavité
antrale.
Autour de l'ovocyte, qui a atteint 120 à 150 µm de diamètre, les cellules du cumulus oophorus
les plus proches de l'ovocyte, s'orientent de façon radiaire pour constituer la corona radiata.
Le reste de la granulosa amincie ne comporte que quelques couches de cellules. La thèque
interne est très réduite dans la région qui fait saillie à la surface de l'ovaire.
Lors de la décharge ovulante de LH, dans les heures qui précèdent l'ovulation, les cellules du
cumulus oophorus se transforment profondément. En effet, elles sont dissociées par une
substance mucoïde de telle sorte qu'elles constituent une masse ayant l'aspect d'un petit nuage
de 3 à 4 mm de diamètre.
f- Le follicule au moment de l'ovulation
Sous l'influence de la décharge de LH qui survient à mi-cycle, le follicule présente une série
de modifications :
- Maturation finale de l'ovocyte qui reprend sa méiose, rompt sa vésicule
germinative, expulse son premier globule polaire et se bloque, à nouveau, en
métaphase de 2ème division de méiose. Parallèlement s'effectue la maturation du
cytoplasme.
- Les cellules du cumulus, qui ont la capacité de sécréter des mucopolyssaccharides
se dissocient en entraînant la libération dans la cavité antrale de l'ovocyte II.
L'ovulation consiste en la rupture du follicule avec libération de l'ovocyte. La rupture de la
paroi folliculaire s'effectue au niveau d'une région appelée le stigma. L'ovocyte II entouré par
la corona radiata et les cellules du cumulus oophorus, est expulsé et capté par le pavillon de la
trompe utérine. En cas de fécondation, l'ovocyte achève sa méiose et expulse son 2ème globule
polaire. Le zygote se divise en gagnant l'utérus. Si l'ovocyte n'est pas fécondé, il dégénère.
g- Le corps jaune
Il correspond à la transformation du follicule après l'ovulation. Ses contours sont irréguliers et
festonnés. La granulosa, sous l'action de la LH, se trouve envahie par des capillaires sanguins
provenant de la thèque interne. Les cellules de la granulosa sont alors modifiées et forment
des cellules du corps jaune sécrétrices de stéroïdes (œstrogènes, et surtout progestérone) ou
cellules lutéales. Les cellules de la thèque interne deviennent les cellules paralutéales.
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Si l'ovocyte n'est pas fécondé, le corps jaune subit une atrophie en fin de cycle et il ne persiste
qu'une cicatrice fibreuse appelée corpus albicans. S'il y a grossesse, le corps jaune se
maintient et continue son développement. Il devient alors le corps jaune gestatif.
h- L'atrésie folliculaire
La plupart des follicules subissent un processus involutif dénommé atrésie folliculaire. Ce
processus s'observe à tous les stades du développement folliculaire et conduit à l'élimination
de plus de 95% des follicules entrés en phase de croissance. La lésion initiale intéresse
l'ovocyte. Le cytoplasme devient granuleux, renferme de nombreuses enclaves lipidiques, le
noyau se pycnose. Les cellules folliculaires s'altèrent secondairement.
III - HISTOPHYSIOLOGIE ET REGULATION HORMONALE DE LA FOLLICULOGENESE
A- Différentes phases de la folliculogenèse
La folliculogenèse est un phénomène continu dont seuls les 15 derniers jours de
développement est cyclique, cyclicité liée à la régulation hormonale.
Elle peut être divisée en 5 phases :
- la quiescence
- l'entrée en croissance
- le recrutement
- la sélection
- la dominance
Seules les trois dernières étapes sont sous la dépendance des sécrétions des gonadotrophines
hypophysaires donc caractéristiques de la vie génitale active des femmes entre la puberté et la
ménopause. Pendant cette période les ovaires sont à l'origine de sécrétions hormonales
stéroidiennes, sécrétées aussi de façon cyclique (androgènes, œstrogènes et progestérone) et
d'une hormone polypeptidique, l'inhibine.
a- la phase de quiescence
Les follicules quiescents correspondent au pool des follicules primordiaux. Avec le
vieillissement, la population des très petits follicules décroît. Progressivement pour atteindre à
la ménopause un nombre compris entre quelques dizaines et 1000 selon les auteurs.
b- La croissance folliculaire de base
Elle est représentée, au niveau du follicule, par le passage du stade primordial au stade
primaire jusqu'au stade préantral voire antral précoce. Ce passage peut être soit très rapide soit
très long. Il est indépendant de la présence des gonadotrophines d'où son existence avant la
puberté. Cette entrée en croissance est liée à des régulations paracrine/autocrine agissant d'une
façon non encore élucidée. La durée de cette étape n'est pas connue chez la femme.
c- Recrutement, sélection et dominance
Les étapes suivantes correspondent aux 15 derniers jours de la folliculogenèse et sont sous la
dépendance des gonadotrophines. En conséquence, pour expliquer et comprendre les phases
suivantes de la folliculogenèse, il faut aborder sa régulation hormonale.
B- Régulation hormonale des derniers stades de la folliculogenèse
L'ovaire présente une activité cyclique. La durée du cycle ovarien est en moyenne de 28 jours.
Durant ce cycle, on peut distinguer 2 phases de 14 jours. La première phase est dite
oestrogénique ou folliculaire. Elle commence le premier jour des règles et correspond à la
maturation finale du follicule qui sécrète les œstrogènes. La deuxième phase est appelée
progestative ou lutéale. Elle correspond au développement du corps jaune qui sécrète à la fois
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des œstrogènes mais aussi de la progestérone qui est caractéristique de cette deuxième partie
de cycle (Figure 3).
L'activité ovarienne est mise en place à la puberté sous le contrôle de l'axe hypothalamohypophysaire :
- L'hypothalamus
C'est une région de la base du cerveau dont les fonctions sont dévolues au contrôle de la vie
végétative. En particulier, cette région contrôle la sécrétion des hormones antehypophysaires.
Le médiateur de ce contrôle pour les fonctions gonadiques est le GnRH (Gonadotropin
releasing hormone) qui active la synthèse et la sécrétion des gonadotrophines (FSH et LH). La
sécrétion de GnRH est pulsatile.
- L'hypophyse
 FSH
Le taux de FSH varie au cours du cycle. Il augmente pendant la première semaine de la phase
folliculaire. Au cours de la 2ème semaine de cette même phase, le taux de FSH décroît
légèrement d'abord puis s'élève notablement en période pré-ovulatoire. Pendant la phase
progestative, le taux de la FSH diminue progressivement.
 LH
La libération de la LH est pulsatile comme celle du GnRH. Trente quatre heures avant
l'ovulation, il existe un pic de sécrétion de la LH qui déclenche l'ovulation et la reprise de la
méiose.
- L'ovaire
Chacune de ces hormones agit sur des cellules cibles ovariennes :
La FSH agit sur les cellules de la granulosa alors que la LH agit sur les cellules de la thèque
interne en début de phase folliculaire.
La LH agit ensuite sur les cellules de la granulosa du follicule pré-ovulatoire, car elles
expriment le récepteur de la LH dans la période qui précède l'ovulation. Ceci explique le rôle
du pic de LH dans l'ovulation.
En réponse à ces hormones hypophysaires, les tissus cibles répondent par la sécrétion
d'œstrogènes et de progestérone.
 Œstrogènes
Le taux de ces hormones augmente progressivement au cours de la phase folliculaire. Un
maximum est atteint vers le 12ème jour du cycle. Le taux des œstrogènes chute après le 14ème
jour puis amorce une remontée en 2ème moitié de cycle pour rechuter environ 4 jours avant les
règles suivantes.
 Progestérone
En première partie de cycle la sécrétion de progestérone, en l'absence de corps jaune est
proche de zéro. Après l'ovulation, le follicule dont est issu l'ovocyte ovulé se transforme et
donne naissance au corps jaune qui assure une sécrétion de progestérone. Le taux de cette
hormone croit progressivement en début de phase lutéale puis décroît en fin de cycle.
- Régulation du cycle hypothalamo-hypophysaire
Lors de la première phase du cycle, la FSH induit la synthèse et la sécrétion d'œstrogènes et
d'inhibine (facteur inhibiteur) par les cellules de la granulosa. Ces hormones circulent dans le
courant sanguin et elles exercent un effet freinateur sur l'hypophyse et sur l'hypothalamus
(Figure 4).
La période pré-ovulatoire est caractérisée par l'acquisition d'une sensibilité des cellules de la
granulosa à la LH (Figure 5). Sous l'action de cette hormone, le taux de E2 produit augmente
considérablement. Après 48 heures d'imprégnation à de telles doses, les effets des E2 sur
l'hypophyse s'inversent (c'est à dire qu'ils deviennent stimulants pour la synthèse de
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gonadotrophines). Ce phénomène est dénommé rétrocontrôle positif. Cette inversion d'action
est directement responsable des pics de sécrétion de LH et de FSH.
En phase lutéale, la progestérone et l'inhibine sont produites par les cellules du corps jaune
qui freinent l'axe hypothalamo-hypophysaire (Figure 6). En toute fin de phase lutéale, la
régression du corps jaune permet une montée de FSH.
Revenons maintenant aux notions de recrutement, sélection et dominance (Figue 7).
- Recrutement
C'est en fin de phase lutéale que les follicules devenus préantraux, ou antraux précoces,
deviennent sensibles aux gonadotrophines et peuvent être recrutés pour participer à la cohorte
à l'origine du follicule qui ovulera le cycle suivant.
Ce recrutement se fait par le biais de la montée de FSH en fin de phase lutéale. Ainsi une
cohorte de 10 à 20 follicules va poursuivre sa croissance.
- Sélection
En milieu de phase folliculaire à l'occasion de la chute de la FSH, un seul follicule (espèce
humaine = espèce mono-ovulante) va présenter assez de récepteurs et le seuil de réponse le
plus bas à la FSH, pour pouvoir continuer sa croissance malgré la baisse de la FSH. C'est le
follicule sélectionné.
- Dominance
C'est le phénomène qui non seulement amène le follicule sélectionné à maturité mais aussi
inhibe la croissance des autres follicules de la cohorte. C'est à cette période que les cellules de
la granulosa (qui n'exprimait que le récepteur pour la FSH) expriment aussi le récepteur de la
LH, préalable indispensable pour qu'elles réagissent au pic de LH et que l'ovulation puisse
avoir lieu.
Lors de période d'activité génitale de nombreux tissus et organes vont être sensibles à ces
variations hormonales (voir chapitre : appareil génital féminin).
IV - FOLLICULOGENESE EN DEHORS DE LA PERIODE D'ACTIVITE GENITALE
- Enfance
Pendant l'enfance, des follicules sortent continuellement du pool de réserve. Ils évoluent
jusqu'aux stades préantral ou antral précoce sans arriver à maturité. Tous ces follicules
évolutifs sont voués à l'atrésie. Le stock de follicules diminue. A la puberté, il n'en reste plus
qu'environ 300 000.
- Ménopause
Elle survient entre 45 et 55 ans, est liée à la diminution du nombre de follicules sous un
nombre critique (environ 1000), nombre insuffisant pour que les ovaires répondent à la
stimulation hypophysaire.
V - METHODES D'EXPLORATIONS DE LA FOLLICULOGENESE ET DU CYCLE OVARIEN.
- Courbe thermique
- Les dosages hormonaux
- Le frottis vaginal
- L'échotomographie pelvienne…….
VI - APPLICATIONS CLINIQUES
- Diagnostic d'ovulation
- Contraception : abstinence, méthodes mécaniques, chimiques et chirurgicales.
- Induction et stimulation de l'ovulation dans les techniques d'Assistance Médicale à
la Procréation.
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APPAREIL GENITAL FEMININ
PR C. POIROT
L'appareil génital féminin comprend, les gonades (ovaires), les voies génitales internes qui se
subdivisent en trompes de Fallope ou utérines, utérus et vagin, les organes génitaux externes
(la vulve) et les glandes annexes représentées par les glandes vulvo-vaginales (Figure 1).
Entre la puberté et la ménopause, il est le siège de modifications morpho-fonctionnelles
cycliques en relation avec le cycle menstruel qui dure en moyenne 28 jours. Le contrôle des
cycles est effectué par l'hypophyse par l'action des hormones FSH (Follicle Stimulating
Hormone) et LH (Luteinizing Hormone), elles-mêmes contrôlées par le GnRH (Gonadotropin
Releasing Hormone) hypothalamique. En conséquence, l'ovaire assure 2 fonctions
essentielles:
- une fonction exocrine : libération des ovocytes prêts à être fécondés et
- une fonction endocrine : la sécrétion des stéroïdes sexuels.
Ces deux fonctions sont liées en grande partie à la même unité morphologique : le follicule
ovarien. En effet, ces follicules contiennent les ovocytes, "élaboration exocrine" de l'ovaire et
leur paroi est constituée par des cellules sécrétrices d'hormones.
I - LES OVAIRES
Ils sont au nombre de deux, situés dans la cavité pelvienne en arrière des ligaments larges,
dans une dépression du péritoine : la fossette ovarienne. Ils ont la forme d'une amande dont
les dimensions sont en moyenne de 5 cm de long, 4 cm de large et 1 cm d'épaisseur et sont en
étroit contact avec le pavillon de la trompe qui les recouvre.
Histologie topographique de l'ovaire adulte (Figure 2)
L'ovaire est formé de 2 régions : la zone corticale périphérique et la zone médullaire centrale.
- La zone corticale
Elle est d'épaisseur variable et c'est la zone fonctionnelle de l'ovaire. Elle est revêtue par
l'épithélium ovarien, cubique simple improprement appelé « épithélium germinatif » car les
auteurs anciens pensaient qu'il était à l'origine des cellules germinales. Cet épithélium est en
continuité latéralement avec l'épithélium péritonéal. Sous l'épithélium, se situe le stroma
conjonctif et les follicules à différents stades de leur évolution.
Directement sous l'épithélium, le stroma présente une couche dense mal délimitée de tissu
conjonctif sous-jacent, appelée albuginée de l'ovaire.
Sous l'albuginée, le stroma conjonctif est constitué de cellules conjonctives fusiformes
disposées en tourbillons et de rares fibres de collagène et est occupé par les follicules
ovariens. C'est dans l'épaisseur du stroma que se développent les follicules évolutifs. Les
différents types de follicules sont décrits dans le cours intitulé "Ovogenèse- Folliculogenèse".
- La zone médullaire
C'est la région centrale, aux limites très irrégulières. On la subdivise en deux zones, une zone
parenchymateuse et une zone hilaire.
 zone parenchymateuse
Elle est constituée d'un tissu conjonctif assez lâche et parcourue de nombreux vaisseaux en
particulier des artères à disposition spiralée, des vaisseaux lymphatiques et des nerfs. Cette
zone, en raison de sa texture, est une portion douée d'une certaine plasticité.
 zone hilaire
Plus dense, d'aspect fibreux, en rapport avec le hile anatomique de l'ovaire, correspond au
point de jonction de l'ovaire avec le mésovarium. Cette zone hilaire renferme des éléments
très divers comme des reliquats embryonnaires (rete ovarii), des vaisseaux sanguins (artères et
veines ovariennes), des vaisseaux lymphatiques, des rameaux nerveux, des cellules dont la
morphologie et les caractéristiques histologiques rappellent celles des cellules de Leydig,
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appelées "cellules du hile de l'ovaire". Ces éléments sont fréquemment en contact immédiat
avec des fibres nerveuses amyéliniques.
II- LES VOIES GENITALES INTERNES.
A- Les trompes utérines ou trompes de Fallope.
Ce sont deux conduits musculo-membraneux de 10 à 12 cm de long. Elles sont situées dans
l'aileron supérieur du ligament large et étendues entre l'ovaire et l'angle supérieur de l'utérus.
Chaque trompe comporte 4 régions anatomiques qui sont de dehors en dedans : le pavillon,
l'ampoule, l'isthme et la portion interstitielle.
Le pavillon.
C'est la portion mobile de la trompe, elle est en contact avec la surface ovarienne. Il présente
une série de digitations appelées franges, l'une de ces franges est longue. C’est la frange
ovarique de Richard.
L'ampoule
C'est une zone volumineuse et aplatie, elle fait suite au pavillon et est le siège de la
fécondation.
L'isthme
C’est une portion rectiligne courte et étroite, elle relie l'ampoule à la paroi utérine.
La portion interstitielle
Située dans l'épaisseur de la paroi utérine, courte et très étroite, elle s'ouvre dans la cavité
utérine par l'ostium.
Structure histologique (Figure 3)
Quelle que soit la région anatomique considérée, la trompe est formée par une structure
histologique monomorphe avec, de la lumière vers la périphérie, une muqueuse, une
musculeuse et une séreuse.
* La muqueuse est constituée d'un épithélium et d'un tissu conjonctif sous-jacent ou chorion.
Elle est caractérisée par l'existence d'une plicature formée de plis longitudinaux dont la taille
et le nombre augmentent au fur et à mesure que l'on s'approche de l'ovaire.
 L'épithélium est unistratifié constitué par deux types cellulaires principaux :
les cellules ciliées et les cellules sécrétrices. Ces deux types cellulaires sont
soumis à des variations fonctionnelles au cours du cycle menstruel.
 Le chorion sous-jacent est formé de tissu conjonctif lâche qui renferme des
vaisseaux sanguins et lymphatiques et des nerfs.
* La musculeuse est formée de cellules musculaires lisses qui se contractent de façon
rythmique.
* La séreuse est constituée d’une couche conjonctivo-élastique très riche en vaisseaux
revêtue du mésothélium péritonéal.
Histophysiologie de la trompe
Les trompes de Fallope assurent un triple rôle :
 Elles permettent la captation de l'ovocyte au moment de l'ovulation
 Elles interviennent dans le transport de l'ovocyte et de l'embryon vers
l'utérus.
 Elles exercent diverses influences sur les spermatozoïdes présents dans les
trompes. C'est le lieu de la capacitation des spermatozoïdes et de la
fécondation.
Ces fonctions s'exercent par l'intermédiaire du produit de sécrétion des cellules tubaires (le
liquide tubaire) de la direction des battements ciliaires et des contractions péristaltiques de la
musculeuse.
B- L'utérus
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C'est un organe impair et médian situé entre la vessie et le rectum. Chez la femme en activité
génitale, il mesure 7 à 8 cm de long et 4 à 5 cm de large. Il présente une forme conique à base
supérieure, au niveau de laquelle s'abouchent les trompes de Fallope. Son extrémité inférieure
débouche dans le vagin. Il est composé de 3 régions : le corps, l'isthme et le col. C'est un
muscle creux, à cavité réduite mais à paroi épaisse.
Structure histologique.
La paroi de l'utérus, relativement épaisse, est formée de 3 couches : une muqueuse ou
endomètre, une musculeuse ou myomètre et une séreuse.
* Le myomètre est la tunique la plus épaisse de l'utérus. Elle est constituée de fibres
musculaires lisses. Il est classiquement subdivisé en trois couches :
- Une couche interne constituée schématiquement par des fibres longitudinales
profondes et des fibres circulaires superficielles.
- Un plan moyen le plus épais constitué par des fibres à disposition plexiforme
- Un plan externe constitué essentiellement de fibres longitudinales. Entre les fibres
musculaires lisses circulent de très nombreux vaisseaux et on y trouve de
nombreuses fibres nerveuses adrénergiques. Leur stimulation entraîne une
libération de prostaglandines qui stimulent la contraction des cellules musculaires
du corps de l'utérus.
Au niveau du col de l'utérus, le myomètre est très réduit d'autant plus que l'on s'approche de
l'extrémité vaginale, par contre le réseau conjonctif élastique prend un grand développement.
* L'endomètre
Il comprend un épithélium et un chorion. Sa structure histologique dépend du niveau
anatomique.
- Au niveau du corps de l'utérus
C'est à ce niveau que l'endomètre atteint sa plus grande épaisseur. Son épaisseur est variable
(de 0,5 à 5 mm) en fonction des stades du cycle menstruel.
- L'épithélium
C'est un épithélium simple, prismatique composé de cellules ciliées et de cellules sécrétrices.
L'épithélium présente des invaginations dans le chorion sous-jacent formant des glandes
tubuleuses simples.
- Le chorion est riche en cellules, pauvre en fibres de collagène mais parcouru par
de nombreuses fibres de réticuline. Ces éléments sont dispersés dans une substance
fondamentale abondante. Les artérioles, à disposition spiralée, sont situées dans la
profondeur de l'endomètre.
Variations cycliques de l'endomètre (Figure 4)
Durant la période d'activité génitale, entre la puberté et la ménopause, l'action des hormones
ovariennes (œstrogènes, progestérone) provoque des modifications morphologiques cycliques
de l'endomètre qui constituent le cycle endométrial ou cycle menstruel. Sa durée est d'en
moyenne 28 jours, le cycle commençant par convention le premier jour des règles. La plus
grande partie de l'endomètre, qualifiée de zone fonctionnelle, subit un développement
synchrone au cycle ovarien. En l'absence de fécondation, implantation, elle est éliminée à
l'occasion des règles. Le reste de l'endomètre est appelé zone résiduelle, c'est à partir de cette
zone que la zone fonctionnelle se développe.
Le cycle endométrial comprend 3 périodes, la phase de desquamation du premier au
quatrième jour du cycle, la phase de réparation et de prolifération du 5ème au 14ème jour du
cycle et la phase de transformation glandulaire et de sécrétion du 15ème au 28ème jour.
a- La phase de desquamation ou menstruelle.
Elle est liée à la diminution brutale des taux sanguins d'oestrogènes et de progestérone
entraînant une vasoconstriction des artères spiralées. Elle est marquée par :
- la desquamation fragmentaire étalée dans le temps de la zone fonctionnelle.
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- La conservation de la zone résiduelle et donc des culs de sac glandulaires
- L'existence de suffusions hémorragiques dans le chorion.
b- la phase de réparation et de prolifération
Après la phase menstruelle, seule persiste la couche basale de l'endomètre (zone résiduelle) à
partir de laquelle les glandes, le chorion et l'épithélium de revêtement se reconstituent.
C'est la phase dite oestrogénique car elle coïncide avec le développement des follicules
ovariens et avec la sécrétion d'œstrogènes.
Elle est marquée par :
- L'augmentation progressive de l'épaisseur de l'endomètre
- La reconstruction de l'épithélium utérin
- Le développement des glandes, on y observe de nombreuses mitoses
- Le développement des vaisseaux qui s'insinuent entre les glandes
- La présence de nombreuses mitoses dans le chorion
- Le développement de la substance fondamentale.
A la fin de cette phase, les glandes deviennent rectilignes, avec une lumière étroite. Des
enclaves de glycogène commencent à apparaître au niveau du pôle basal des cellules
glandulaires. Les artères spiralées sont allongées et enroulées.
c- Phase de transformation glandulaire et de sécrétion.
Au cours de cette phase, la progestérone sécrétée par le corps jaune stimule la sécrétion des
cellules glandulaires. Elle est marquée par :
- La transformation des glandes qui deviennent longues, nombreuses et sinueuses
puis la paroi des glandes est refoulée par des "épines conjonctives" ce qui donne
un aspect typique à l'endomètre appelé "dentelle utérine".
- La transformation des cellules glandulaires dont le noyau s'est déplacé et occupe la
partie moyenne de la cellule et dont la partie basale est occupée par une zone claire
PAS +, correspondant à la présence de glycogène. Puis le glycogène remonte le
long du noyau pour se retrouver au pôle apical des cellules pour être ensuite
excrété dans la lumière des glandes.
- Les vaisseaux se développent de façon très importante et se spiralisent.
- La transformation du chorion qui est le siège d'un œdème qui devient maximum
vers le 21ème jour du cycle, jour correspondant à une implantation éventuelle.
- Au niveau de l'isthme
L'endomètre comprend les mêmes constituants : épithélium et chorion glandulaire. Son
épaisseur et son activité fonctionnelle sont moindres qu'au niveau du corps.
- Le col utérin. (Figure 5)
Au niveau du col de l'utérus on distingue 2 régions anatomiquement et histologiquement
différentes:
- l'endocol ou canal cervical, portion allongée, comprise entre un orifice interne et
l'orifice externe.
- L'exocol ou museau de tanche, segment intra vaginal de l'extrémité inférieure de
l'utérus.
La muqueuse de l'endocol et la muqueuse de l'exocol sont séparées par une région dite zone
de jonction. La muqueuse de l'endocol est revêtue par un épithélium cylindrique simple avec
des cellules sécrétrices et ciliées. Dans le chorion, se trouvent des glandes tubulo-alvéolaires
ramifiées à sécrétion muqueuse. Ces glandes sont à l'origine de la glaire cervicale dont la
sécrétion est variable en fonction de la date du cycle. Elle présente des variations de pH, de
viscosité et de composition physico-chimique au cours du cycle. La qualité de la glaire, en
période ovulatoire, est déterminante pour la pénétration intra-utérine des spermatozoïdes. Au
moment de l'ovulation, elle est abondante, translucide, filante, acellulaire et cristallise en
feuille de fougère quand on l'observe sur une lame.
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La muqueuse de l'exocol est analogue à celle du vagin. Elle est constituée d'un épithélium
malpighien non kératinisé. Les cellules de cet épithélium renferment du glycogène.
C- Le vagin
C'est un conduit musculo-membraneux impair et médian à parois très extensibles qui s'étend
de l'utérus à la vulve. La paroi est constituée de 3 couches : une muqueuse, une musculeuse et
une adventice.
* La muqueuse
L'épithélium est de type malpighien non kératinisé.
De la profondeur à la superficie on distingue 4 couches:
- une couche basale formée d'une assise de cellules cylindriques de petites tailles
- une couche parabasale comprenant plusieurs assises de cellules ovalaires
- une couche moyenne constituée de cellules intermédiaires, polygonales riches en
glycogène
- une couche superficielle formée de cellules aplaties, aux noyaux pycnotiques.
Au cours du cycle menstruel, l'épithélium vaginal subit des modifications caractéristiques : il
existe une phase de prolifération ou oestrogénique et une phase de desquamation ou lutéale.
Le glycogène synthétisé par les cellules épithéliales en phase oestrogénique et libéré dans la
lumière vaginale est métabolisé par les bactéries saprophytes du vagin (bacilles de Döderlein)
et transformé en acide lactique qui est responsable du pH bas du vagin.
Le chorion de la muqueuse est formé de tissu conjonctif lâche, très riche en fibres élastiques.
On y rencontre des lymphocytes, polynucléaires et neutrophiles. Il est dépourvu de glandes et
est très vascularisé.
* La musculeuse comprend classiquement 2 plans de fibres musculaires:
- un plan externe de fibres longitudinales, étendues entre le myomètre et les
branches ischio-pubiennes.
- Un plan interne de fibres circulaires, étendues du col utérin à l'orifice vulvaire.
* L'adventice est un tissu conjonctif fibreux riche en fibres élastiques.
Le recueil des cellules desquamées du vagin (frottis vaginal) fournit des indications précises
sur le plan hormonal mais permet également le dépistage de certains cancers du tractus
génital.
III- LES ORGANES GENITAUX
EXTERNES ET LES GLANDES ANNEXES : VULVE.
On distingue : le clitoris, les petites lèvres, les grandes lèvres, les glandes.
- Le clitoris
C'est un organe érectile qui comprend deux parties essentielles : un corps terminé par le gland
clitoridien revêtu par un épithélium pavimenteux stratifié et les corps caverneux.
- Les petites lèvres constituées d'un axe de tissu conjonctif fibro-élastique riche en
vaisseaux et nerfs, recouvert d'un épithélium malpighien kératinisé souvent très
pigmenté, riche en glandes sébacées.
- Les grandes lèvres bordent extérieurement la vulve, ont une face interne lisse,
sans poils et une face externe tapissée par la peau revêtue de poils. Elles
contiennent une grande quantité de tissu adipeux, des glandes sébacées et
sudoripares.
- Les glandes annexes, sont de 2 types : les glandes vestibulaires principales ou
glande de Bartholin situées de chaque côté du vagin. Il s'agit de glandes lobulées tubuloacineuse tapissées d'un épithélium cubique, qui sécrètent un fluide filant.
Les glandes vestibulaires accessoires, ou glandes de Skene, sont disséminées autour de
l'urètre et du clitoris. Leurs sécrétions sont de types muqueux.
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14
APPAREIL GENITAL MASCULIN
PR JP. SIFFROI
1) Structure générale de l’appareil génital masculin
Description anatomique
L’appareil génital masculin se compose des deux testicules (gonades mâles), des voies
génitales excrétrices (épididyme et canaux déférents) sur lesquelles se branchent des
glandes annexes (vésicules séminales, prostate, glandes bulbo-urétrales) et du pénis. Les
voies génitales excrétrices ont la particularité de partager une portion commune avec les
voies excrétrices du système urinaire.
Origine embryologique
Au cours des 5 premières semaines de développement, les gonades apparaissent dans la
région du rein intermédiaire, ou mésonéphros, et restent à un stade indifférencié, c'est-àdire qu’il n’est pas possible de dire encore s’il s’agit de futurs testicules ou ovaires. C’est
le stade de la gonade primitive indifférenciée.
Le tractus génital primitif est lui aussi double et se compose du canal de Wolff, qui
représente le système excréteur du mésonéphros, et d’un deuxième canal qui se forme par
invagination en gouttière de l’épithélium de surface de la cavité interne (coelome interne)
au niveau de laquelle apparaissent les gonades puis par individualisation sous la forme
d’un canal qui porte le nom de canal para-mésonéphrotique ou canal de Müller.
Vers la 7e semaine de développement, si l’embryon est de sexe masculin c'est-à-dire si sa
formule chromosomique est de type XY, le gène SRY porté par le chromosome Y va agir
comme un interrupteur initial pour orienter le développement de la gonade indifférenciée
vers la formation d’un testicule. Cette transformation va s’accompagner d’une double
sécrétion hormonale (dualité des hormones testiculaires fœtales) :
 de testostérone qui va agir a) sur le développement et la transformation du canal
de Wolff en tractus génital masculin (épididyme, canaux déférents), b) sur le
développement des glandes annexes, c) sur la formation des organes génitaux
externes (OGE) par l’intermédiaire d’un dérivé de la testostérone, la di-hydroxytestostérone (DHT) (ce qui explique qu’en l’absence de l’enzyme 5α-réductase,
responsable de la transformation testostérone-DHT, un fœtus ait des testicules
mais que ses OGE ne se masculinisent pas et que ce soit une fille à la naissance).
 d’hormone anti-müllérienne (AMH : anti-mullerian hormone) qui va aboutir à la
régression du canal de Müller et au fait que toutes les structures qu’il aurait dû
donner (trompes utérines, utérus et partie supérieure du vagin) ne se développent
pas.
2) Les testicules
Structure générale des testicules
Localisés normalement dans les bourses (scrotum), les testicules ont une forme ovoïde,
mesurant environ 4cms dans leur grand axe pour un poids de 10 à 15grs. Leur pôle
inférieur est fixé au scrotum par le gubernaculum testis. Le bord postéro-supérieur est
coiffé par l’épididyme et le pôle supérieur est dans le prolongement du cordon
spermatique qui contient les vaisseaux et les nerfs.
Les testicules sont revêtus par une capsule conjonctive épaisse et résistante, de couleur
blanche : l’albuginée dont le surface est parcourue par des vaisseaux sanguins, branches
testiculaires de l’artère spermatique qui chemine dans le cordon.
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Ils sont entourés, de dedans en dehors par :
- la tunique vaginale qui est un repli du péritoine,
- un tissu sous-cutané renfermant des cellules musculaires lisses,
- la peau, pigmentée, riche en follicules pileux et en glandes sudoripares et sébacées.
Se formant initialement dans la région dorso-lombaire du mésonéphros (en arrière du
péritoine), les testicules vont subir une migration pendant la vie utérine, entre le 6e et le 7e
mois, pour venir se localiser dans les bourses. Ils entraînent avec eux le péritoine qui va
finalement entourer les testicules en formant une cavité virtuelle, la vaginale, bordée par
un feuillet pariétal et un feuillet viscéral (cette cavité virtuelle peut cependant être le siège
d’épanchements liquidiens réalisant une hydrocèle). A la naissance, les testicules doivent
normalement être en position intra-scrotale : toute anomalie de la descente testiculaire,
aboutissant au fait que les testicules restent en position intra-abdominale ou au niveau du
canal inguinal, constitue une cryptorchidie (« gonade cachée ») qui peut être uni ou
bilatérale (la cryptorchidie doit être recherchée par le pédiatre à la naissance car elle
impose un traitement médical ou chirurgical rapide, faute de quoi les testicules soufrent et
peuvent voir leur capacité future de production de spermatozoïdes définitivement
compromise. A l’âge adulte, des testicules laissés en position intra-abdominale peuvent,
de plus, être le siège d’une cancérisation sous la forme d’un gonadoblastome).
L’albuginée qui entoure complètement le testicule réalise également une véritable
charpente interne. En regard de l’épididyme, elle s’épaissit et forme en profondeur un
réseau de cavités conjonctives, largement anastomosées entre elles, ou corps de
Highmore. Entre celui-ci et la périphérie sont tendues des cloisons interlobulaires qui
délimitent entre 200 et 300 lobules par testicule. Ces cloisons sont discontinues et les
lobules testiculaires peuvent communiquer entre eux.
Vascularisation des testicules
Les branches artérielles qui cheminent à la surface de l’albuginée pénètrent à l’intérieur
du testicule en traversant cette dernière et se ramifient en rameaux interlobulaires qui
suivent le trajet des cloisons. Ils se dirigent vers le corps de Highmore, qu’ils n’atteignent
pas, en donnant des rameaux récurrents à différents niveaux (rameaux interlobulaires
courts et longs). Les veines se regroupent à la face interne du testicule avec les veines
d’origine épididymaire pour former le plexus spermatique antérieur ou plexus
pampiniforme.
Tubes séminifères
Chaque lobule testiculaire contient 2 à 3 tubes séminifères, d’une longueur de 80cms à
1m (ce qui porte de 700 à 900 le nombre de tubes séminifères par testicule). Chaque tube
a donc un trajet très contourné et l’examen d’une coupe de testicule révèle un grand
nombre de sections de tubes séminifères qui correspondent au même tube ou à quelques
tubes coupés à différents endroits.
Le diamètre de ces tubes est, selon les sections, de 150µm à 300µm. Possédant une
extrémité périphérique borgne, ils se dirigent dans la profondeur du testicule vers le corps
de Highmore dans lequel ils pénètrent par de courts segments rectilignes, les tubes droits.
A l’intérieur des cavités du corps de Highmore (que l’on pourrait comparer à une sorte
d’éponge), se forme un réseau canalaire qui porte de nom de rete testis (littéralement
réseau testiculaire).
Entre les tubes séminifères se dispose un tissu interstitiel, de nature conjonctive, qui
contient des vaisseaux sanguins et lymphatiques, des nerfs et des cellules isolées ou
groupées en petits amas, les cellules de Leydig.
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Les tubes séminifères représentent le compartiment tubulaire du testicule assurant sa
fonction exocrine qui est la production de spermatozoïdes. Ils sont limités à l’extérieur par
une paroi propre, la gaine péritubulaire, et renferment l’épithélium séminal. Celui-ci
contient les cellules germinales à tous les stades de leur maturation (cf cours sur la
spermatogenèse) et des cellules de soutien, les cellules de Sertoli.
Gaine péritubulaire
Elle entoure les tubes séminifères sur toute leur longueur. En microscopie photonique, elle
se présente sous la forme d’une lame homogène de 3µm à 5µm d’épaisseur. En
microscopie électronique, sa structure apparaît hétérogène et elle comprend, de l’intérieur
(contact avec l’épithélium séminal) vers l’extérieur (tissu interstitiel) :
- une membrane basale bien définie (lamina rara et lamina densa),
- plusieurs couches de cellules possédant un aspect de cellules musculaires lisses, les
cellules péritubulaires, entourées de fibrilles de collagène,
- des fibroblastes établissant un contact avec les éléments du tissu interstitiel, les Cocells (Compartmentalizing cells), notamment les vaisseaux sanguins et lymphatiques
(ces cellules réaliseraient une charpente « guidant » les vaisseaux au contact proche
des tubes séminifères).
Cellules de Sertoli
Situées à l’intérieur des tubes séminifères, les cellules de Sertoli sont des cellules
pyramidales et allongées. Elles s’intercalent entre les cellules germinales et se déploient
dans toute l’épaisseur de l’épithélium germinal : leur base repose sur la membrane basale
de la gaine péritubulaire alors que leur pôle apical atteint la lumière du tube séminifère.
Du fait de leur engrènement avec les cellules germinales, les limites de leur cytoplasme
sont peu visibles. Leur noyau est situé au pôle basal : de forme polygonale souvent
encochée, il possède une chromatine fine et un ou plusieurs nucléoles bien visibles.
Les cellules de Sertoli sont des cellules somatiques (origine embryologique différente des
cellules germinales) qui ne se divisent plus chez l’adulte.
Leurs caractéristiques cytologiques traduisent leurs fonctions de nutrition, de support et
de cohésion des cellules germinales et leur rôle dans la maturation finale des cellules
germinales et dans la libération des spermatozoïdes matures dans la lumière des tubes
séminifères (spermiation).
- Fonction de nutrition
L’épithélium séminal n’est pas vascularisé : les cellules germinales doivent donc puiser
leurs nutriments et être oxygénées à partir des vaisseaux sanguins situés dans le tissu
interstitiel juste au contact de la gaine péritubulaire (rôle des Co-cells). Elles ne peuvent le
faire qu’à travers la gaine péritubulaire et le cytoplasme des cellules de Sertoli qui jouent
donc un rôle majeur dans la survie de ces cellules et dans le bon déroulement de la
spermatogenèse.
Les cellules de Sertoli synthétisent un certain nombre de protéines spécifiques qui
participent à cette fonction comme :
- l’ABP (Androgen Binding Protein) dont la fonction est de transporter les androgènes
(testostérone élaborée par les cellules de Leydig dans le tissu interstitiel) vers la
lumière des tubes séminifères (cette protéine est différente de la TBG –testosterone
binding globulin- plasmatique).
- l’inhibine et l’activine qui participent à la régulation hormonale de la spermatogenèse
(cf cours sur la spermatogenèse) et au rétro-contrôle du testicule sur l’hypophyse.
- l’AMH pendant l’embryogenèse (disparition du canal de Müller).
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- Fonction de support et de cohésion des cellules germinales. Notion de barrière
hémato-testiculaire
Les prolongements cytoplasmiques des cellules de Sertoli entourent très étroitement les
cellules germinales et sont également en contact avec les cellules de Sertoli voisines. Ils
établissent des jonctions de communication (Gap junctions) dans lesquelles existent des
molécules de connexine spécifiques du testicule (Cx 33, Cx 43). Les cellules de Sertoli
participent donc à la maturation et à la progression des cellules germinales à l’intérieur de
l’épithélium séminal. Le cytoplasme des cellules de Sertoli possède un cytosquelette très
développé, riche en microtubules, en microfilaments d’actine et en filaments
intermédiaires (vimentine), qui permet la progression des cellules germinales vers la
lumière des tubes séminifères.
Dans leur tiers inférieur, les cellules de Sertoli établissent aussi entre elles des jonctions
serrées continues qui vont constituer une véritable barrière anatomique fermant l’espace
intercellulaire à ce niveau et, notamment, interdisant tout passage de molécules par cet
espace entre les vaisseaux sanguins et les cellules germinales situées plus à l’intérieur des
tubes séminifères. Une véritable barrière hémato-testiculaire est ainsi constituée qui
sépare l’épithélium séminal en deux compartiments : un compartiment basal renfermant
les spermatogonies et les spermatocytes I (cf cours spermatogenèse) et un compartiment
adluminal (près de la lumière), plus à l’intérieur des tubes, qui contient toutes les autres
cellules de la lignée germinale (l’existence de cette barrière explique pourquoi certains
hommes peuvent développer des anticorps dirigés contre leur cellules germinales après
effraction de cette dernière par une biopsie ou un traumatisme).
- Rôle dans la maturation finale des cellules germinales
Au cours de leur maturation finale, les spermatides subissent une diminution importante
de leur volume cytoplasmique (cf cours spermatogenèse). Les résidus cytoplasmiques
générés par ce processus (corps résiduels) sont phagocytés par les cellules de Sertoli dont
le cytoplasme contient un grand nombre de lysosomes et de vacuoles de phagocytose. Les
cellules de Sertoli ont donc un comportement proche de celui des macrophages et
synthétisent en effet des interleukines comme l’IL1 ou l’IL6. Cette fonction
macrophagique est également responsable de l’élimination des nombreuses cellules
germinales qui dégénèrent par apoptose au cours de leur maturation.
- Rôle dans la spermiation
La libération des spermatozoïdes dans la lumière des tubes séminifères nécessite leur
détachement de l’épithélium séminal. Les liens qui unissent ces spermatozoïdes à
l’épithélium, notamment les complexes tubulo-bulbaires (évaginations cytoplasmiques
qui agissent comme des « clous » enfoncés dans le cytoplasme des cellules de Sertoli),
sont rompus grâce à la synthèse de protéases, comme l’activateur du plasminogène, par
les cellules de Sertoli.
Dans certains cas d’azoospermie (absence de spermatozoïdes dans l’éjaculat), les tubes
séminifères ne renferment que des cellules de Sertoli, toutes les cellules germinales ayant
disparu sous l’effet d’un processus pathologique. Il s’agit alors d’un syndrome des
cellules de Sertoli seules ou SCO (Sertoli Cells Only).
Le tissu interstitiel
Il comprend tous les espaces situés entre les tubes séminifères. Il est constitué d’un tissu
conjonctif (renfermant des fibroblastes, des lymphocytes, des macrophages, etc…)
impliqué dans la régulation paracrine de la spermatogenèse (régulation intra-gonadique).
Il renferme les vaisseaux sanguins et lymphatiques, les nerfs et le réseau de fibroblastes
différenciés reliés à la gaine péritubulaire (Co-cells). Il contient également les cellules
responsables de la synthèse des androgènes testiculaires, les cellules de Leydig.
18
Cellules de Leydig
Isolées ou groupées par petits amas au sein du tissu interstitiel, à proximité des vaisseaux
sanguins et lymphatiques, les cellules de Leydig ont une forme polyédrique, d’un diamètre
de 15µm à 20µm.
Elles présentent des caractéristiques cytologiques propres aux cellules élaborant des
stéroïdes :
- un noyau rond, légèrement excentré, avec un volumineux nucléole
- un réticulum endoplasmique lisse très développé
- de très nombreuses mitochondries à crêtes tubulaires
Elles contiennent également des inclusions lipidiques, pigmentaires ou protidiques
(cristalloïdes de Reinke).
Les cellules de Leydig élaborent les androgènes testiculaires et, en particulier, la
testostérone (responsable du développement du tractus génital, de la différenciation des
OGE par son métabolite, la DHT, et du maintien des caractères sexuels secondaires).
3) Les voies génitales excrétrices
Les voies génitales excrétrices transportent les spermatozoïdes depuis leur site de
fabrication, les tubes séminifères, jusqu’à la jonction avec le tractus urinaire où ils
cheminent ensuite par l’urètre dans le pénis jusqu’au méat urinaire au moment de
l’éjaculation. Elles comprennent les voies spermatiques intra-testiculaires, les canaux
efférents, le canal épididymaire et le canal déférent.
Voies spermatiques intra-testiculaires
Elles forment les voies excrétrices situées à l’intérieur de l’albuginée. Elles comprennent :
- les tubes droits : ce sont de courts segments rectilignes, de 25µm de diamètre, qui
font suite directement aux tubes séminifères. Leur paroi est constituée d’une seule
assise de cellules cubiques formée par des cellules de Sertoli transformées.
- le rete testis : en rentrant dans le corps de Highmore, les tubes droits donnent un
réseau de canalicules anastomosés entre eux, le rete testis (ou réseau de Haller), de
diamètre irrégulier. La paroi de ces canalicules est constituée de cellules épithéliales
aplaties reposant sur une membrane basale.
Canaux efférents
Faisant suite au rete testis, les canaux efférents sortent du testicule en traversant
l’albuginée. Ils sont appelés également cônes efférents car ils ont un trajet en forme de
spirale de plus en plus large, à base externe et à sommet testiculaire. Leur paroi est
constituée par un épithélium prismatique comportant 3 types cellulaires :
- des cellules prismatiques ciliées
- des cellules prismatiques glandulaires
- des cellules basales disposées sporadiquement entre les pôles basaux des précédentes.
Cet épithélium est entouré par un manchon de cellules musculaires lisses disposées dans
du tissu conjonctif.
Sous l’effet de la pression intratesticulaire, le mouvement des cils et les contractions
rythmiques des cellules musculaires lisses, le fluide séminal contenant les spermatozoïdes
est poussé à l’extérieur des testicules. Les cellules épithéliales glandulaires, grâce à leurs
propriétés de sécrétion et de réabsorption, modifient quant à elles la composition de ce
fluide séminal.
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Au niveau de leur base, les canaux efférents confluent pour constituer le segment initial
du canal épididymaire.
Canal épididymaire
L’épididyme est situé au pôle postérieur des testicules. Il renferme le canal épididymaire
qui est un tube très long (de 3m à 6m) possédant donc un trajet très contourné à l’intérieur
de l’organe. Anatomiquement, l’épididyme comporte 3 segments :
- la tête située au pôle supérieur
- le corps qui s’allonge au pôle postérieur du testicule
- la queue située au pôle inférieur.
Le canal épididymaire est bordé par un épithélium prismatique pseudostratifié
comportant deux types cellulaires :
- des cellules principales dont le pôle apical présente des stéréocils. Le cytoplasme de
ces cellules est riche en vacuoles d’endocytose et de pinocytose, en lysosomes et en
corps multi-vésiculaires (traduisant des modifications importantes de la composition
du fluide séminal). La hauteur de ces cellules principales et celle des stéréocils
diminuent de la tête vers la queue.
- des cellules basales interposées entre les précédentes contre la membrane basale de
l’épithélium.
Cet épithélium est bordé extérieurement par un chorion conjonctif riche en capillaires
sanguins et par une couche de cellules musculaires lisses dont l’épaisseur va en
augmentant de la tête vers la queue.
L’épididyme possède 2 fonctions principales :
- une fonction de transport des spermatozoïdes sous l’effet de la pression
intraluminale et de la contraction des cellules musculaires lisses (le temps de transit
des spermatozoïdes est de 1 jour dans la tête et de 5 jours dans le corps et la queue).
- une fonction de maturation des spermatozoïdes dont le but final est l’acquisition de
leur pouvoir fécondant. En relation avec des modifications de la composition du
fluide épididymaire et grâce aux sécrétions des cellules glandulaires, des
modifications membranaires des spermatozoïdes vont leur permettre d’acquérir des
propriétés particulières comme une mobilité uni-directionnelle ou la capacité à se
fixer à la zone pellucide des ovocytes au moment de la fécondation. Certaines
modifications touchent le noyau des spermatozoïdes (condensation accrue de l’ADN),
alors que d’autres auront pour but d’éviter une manifestation prématurée de ce pouvoir
fécondant (ainsi, certaines réactions qui ne doivent se produire qu’au contact de
l’ovocyte seront-elles bloquées).
Canal déférent
Le canal déférent fait suite à la queue de l’épididyme. C’est un tube à peu près rectiligne,
d’une longueur d’environ 45 cm pour un diamètre de 2 à 3 mm, qui possède un trajet
vertical le ramenant à proximité de la prostate.
La lumière est étroite et festonnée en coupe transversale (traduisant des replis
longitudinaux de la muqueuse). Elle est bordée par un épithélium prismatique
pseudostratifié à stéréocils. Cet épithélium repose sur un chorion conjonctif riche en
élastine.
La tunique musculaire est épaisse et comporte 3 couches : une couche longitudinale
interne, une couche circulaire moyenne et une couche longitudinale externe.
L’adventice est composé de tissu conjonctif lâche.
Le canal déférent se termine par une région dilatée, l’ampoule déférentielle, dont le rôle
est de stocker les spermatozoïdes avant l’éjaculation. Elle est bordée par un épithélium
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prismatique simple. Les vésicules séminales (cf glandes annexes) s’abouchent au niveau
de l’ampoule déférentielle.
Le canal déférent se termine par une courte portion, le canal éjaculateur, qui pénètre dans
la prostate et rejoint le tractus urinaire au niveau de l’urètre prostatique.
Le rôle du canal déférent est un rôle purement mécanique de transport et de stockage des
spermatozoïdes. Sa coupure par voie chirurgicale, ou vasectomie (canal déférent = vas
deferens), est un moyen courant de stérilisation masculine. Cette pratique doit
s’accompagner d’une proposition d’auto-conservation de sperme de façon à préserver
une fertilité future (changement d’avis, de compagne, etc…).
4) Urètre et pénis
Après les canaux éjaculateurs, les systèmes excrétoires génital et urinaire se confondent
en un canal commun, l’urètre, qui possède donc une double fonction d’expulsion de
l’urine et du sperme. Dans sa partie terminale, l’urètre est entouré par un organe érectile,
le pénis.
Urètre
D’un point de vue anatomique, l’urètre comprend 3 segments :
- l’urètre prostatique (3cm)
- l’urètre membraneux (1cm) qui traverse les plans musculaires du périnée
- l’urètre spongieux (12-13cm), entouré par le pénis
La muqueuse urétrale est irrégulière dans sa forme, présentant de nombreux replis.
L’épithélium qui la borde n’est pas le même selon les niveaux : de type urinaire près de
la vessie (épithélium pseudo-stratifié polymorphe ou de transistion), il devient ensuite
cubique stratifié puis pavimenteux stratifié non kératinisé près de méat urinaire. Il
renferme des petites glandes intra-épithéliales (qui peuvent aussi être extra-épithéliales
dans le chorion et alors tubuleuses ramifiées : glandes de Littre).
Le chorion conjonctif est entouré par une musculeuse en deux couches, longitudinale
interne et circulaire externe.
Pénis
Il est constitué de 3 organes érectiles :
- le corps spongieux, unique et médian, entoure l’urètre du même nom. Il possède 2
renflements, l’un postérieur, le bulbe, l’autre antérieur, le gland.
- les corps caverneux, au nombre de deux, situés au dessus du corps spongieux, se
présentent sous la forme de deux demis cylindres séparés par une cloison conjonctive
et centrés par une artère.
Les corps spongieux et caverneux sont entourés chacun par une albuginée riche en
cellules musculaires lisses. Cette albuginée envoie des cloisons conjonctives à l’intérieur
des corps érectiles qui délimitent des cavités, aréoles ou cavernes, susceptibles de se
remplir de sang.
L’érection est un double phénomène vasculaire et musculaire : sous l’effet de stimuli
nerveux, les corps érectiles se remplissent de sang grâce à des dispositifs de bloc situés sur
les artères et à un retour veineux brutalement diminué (également grâce à des dispositifs
de bloc). La contraction des cellules musculaires lisses de l’albuginée complète le
phénomène.
5) Glandes annexes
21
Elles comportent les vésicules séminales, la prostate et les glandes bulbo-urétrales.
Vésicules séminales
Ce sont des organes pairs (une vésicule de chaque côté) branchés sur les voies excrétrices
génitales au niveau de l’ampoule déférentielle. Elles ont une forme de petit sac bosselé.
Leur muqueuse dessine des replis internes délimitant des cavités de taille variables.
L’épithélium qui borde ces cavités est identique à celui de l’ampoule déférentielle,
prismatique simple, et renferme deux types cellulaires : des cellules principales riches
en grains de sécrétion et des cellules basales.
Les vésicules séminales élaborent une grande partie du plasma séminal qui constitue la
plus grande partie du volume de l’éjaculat. Ce plasma renferme :
- de l’eau et des électrolytes
- des sucres, surtout du fructose, assurant la nutrition et la mobilité des spermatozoïdes
(le fructose est dosé comme marqueur des vésicules séminales dans les bilans
d’infertilité)
- des protéines comme la lactoferrine qui intervient dans la composition du SCA sperm
coating antigen) dont le rôle est de masquer les antigènes de surface des
spermatozoïdes et d’empêcher, en particulier, leur agglutination.
- des prostaglandines
Prostate
La prostate est une glande unique, de nature exocrine, d’un poids d’une vingtaine de
grammes, qui comporte 2 parties, crâniale et caudale, formées de 3 lobes chacune. Elle est
disposée autour de l’urètre prostatique.
La partie glandulaire de la prostate est constituée par une cinquantaine de glandes tubuloalvéolaires ramifiées disposées en 3 groupes concentriques par rapport à l’urètre :
- les glandes de la muqueuse qui possèdent chacune leur propre canal excréteur
- les glandes de la sous-muqueuse qui sont ramifiées
- les glandes principales, ramifiées, les plus externes et les plus nombreuses.
L’épithélium qui borde ces unités glandulaires est plissé et de type cubique ou
prismatique simple. Les cellules qui le composent ont les caractéristiques des cellules
élaborant des protéines et contiennent de nombreux lysosomes. Elles possèdent une
activité phosphatase acide (qui est aussi mesurée comme marqueur de la fonction
prostatique dans les bilans d’infertilité).
La lumière des glandes peut être occupée par des formations lamellaires, de nature glycoprotéique, ou sympexions de Robin (que les chirurgiens appelaient « sable prostatique »
et qui peut être à l’origine de calculs).
La prostate est entourée par une capsule conjonctive fibro-élastique, riche en cellules
musculaires lisses, qui envoie des travées à l’intérieur de la glande, formant le stroma
conjonctivo-musculaire disposé entre les unités glandulaires.
La prostate n’est pas une glande vitale mais elle est indispensable à la fonction de
reproduction. Elle est à l’origine d’une sécrétion représentant environ 1/6 e du volume de
l’éjaculat, riche en acide citrique, en albumine, en enzymes protéolytiques, en
phosphatase acide et en ions (Zn, Mg, Ca).
Glandes bulbo-urétrales ou glandes de Cowper
Ce sont des glandes tubulo-alvéolaires, de la taille d’un petit poids, d’aspect lobulé et qui
s’abouchent au niveau de l’urètre membraneux.
22
Elles élaborent une sécrétion mucoïde responsable de la lubrification de l’urètre avant
l’éjaculation et de la protection des spermatozoïdes contre l’acidité de l’urine lors de leur
passage dans l’urètre. La lumière de ces glandes peut contenir des spermatozoïdes.
23
SPERMATOGENESE
Pr JP. SIFFROI
1) Données embryologiques
Origine des cellules germinales
Les cellules germinales primordiales, ou PGCs (Primordial Germ Cell) ont une origine
épiblastique. A la fin de la 3eme semaine, ces cellules s’isolent de la région caudale de
l’épiblaste pour se localiser dans la paroi de la vésicule vitelline (splanchnopleure extraembryonnaire). Vers la fin de la 5eme semaine, elles subissent une deuxième migration
qui, en remontant le long du tube digestif postérieur, les conduit jusque dans la région du
mésonéphros qui est le rein intermédiaire (l’embryologie du rein distingue trois
formations successives qui se développent à partir d’un cordon néphogène, le pronéphros,
le mésonéphros et le métanéphros, seul ce dernier participant à la formation du rein
définitif). A ce niveau, les PGCs colonisent une région de l’épithélium de surface qui
borde la paroi du coelome interne et qui est en pleine prolifération pour former les crêtes
génitales. Celles-ci (épithélium bourgeonnant et envoyant des cordons en profondeur +
PGCs) constituent la gonade primitive indifférenciée dont on ne sait pas encore si elle
donnera un testicule ou un ovaire.
Evolution des cellules germinales
Dans le sexe mâle (c'est-à-dire si l’embryon est de type XY), la différenciation de la
gonade primitive en testicule aboutit à la formation de tubes séminifères primitifs
comportant quelques PGCs entourées de cellules mésenchymateuses somatiques qui se
différencient en cellules de Sertoli.
La caractéristique principale des PGCs à ce stade est qu’elles vont bloquer leur maturation
(c'est-à-dire qu’elle n’entrent pas en méïose : cf partie sur la méïose) pour rester au stade
de cellules souches de la spermatogenèse (pro-spermatogonies). Ce n’est qu’à la puberté
que ces cellules reprendront leur maturation pour se différencier en gamètes matures ou
spermatozoïdes.
La spermatogenèse, ou production de gamètes matures, est ensuite un processus continu
qui dure jusqu’à un âge avancé (andropause dont on ne sait si elle existe vraiment au
niveau testiculaire d’après des études histologiques faites sur des testicules de certains
grands vieillards qui montrent toujours la présence de spermatozoïdes).
L’évènement le plus important dans l’évolution des cellules germinales est donc la
survenue de la méïose.
2) La spermatogenèse
C’est le processus de multiplication et de différenciation cellulaires qui, après la
puberté, aboutit à la production de spermatozoïdes à partir de cellules souches. La
spermatogenèse a une durée de 74 jours chez l’homme et elle met en jeu trois types de
cellules correspondant chacun à une étape précise :
- les spermatogonies qui se multiplient par divisions mitotiques
- les spermatocytes qui réalisent la méïose
- les spermatides qui correspondent à la différenciation terminale des cellules
germinales ou spermiogenèse.
Les spermatogonies
24
Elles représentent les cellules souches de la spermatogenèse à partir desquelles se
formeront toutes les autres cellules germinales. Elles sont situées à la base de
l’épithélium séminal, c'est-à-dire à la périphérie des tubes séminifères au contact de la
membrane basale de la gaine péritubulaire et entre les cellules de Sertoli.
En microscopie photonique, on distingue 3 types de spermatogonies :
- les spermatogonies Ad (dark) qui ont un noyau arrondi avec une chromatine fine
et très colorable (d’où leur aspect foncé).
- les spermatogonies Ap (pale) dont le noyau est ovalaire.
- les spermatogonies B qui possèdent un noyau arrondi et foncé avec une
chromatine en amas (ce qui les a fait appeler aussi spermatogonies croutelleuses).
Les spermatogonies Ad représentent les véritables cellules souches de la spermatogenèse
puisque ce sont elles qui sont capables de se multiplier en redonnant de nouvelles
spermatogonies Ad de façon à ce que le stock de cellules souches ne s’épuise pas.
Régulièrement, la division des spermatogonies Ad engendre une nouvelle spermatogonie
Ad et une autre Ap qui s’engage dans la différenciation germinale et donne ensuite une
spermatogonie B.
Les spermatogonies B donnent directement naissance aux spermatocytes après une phase
S de synthèse d’ADN qui est la dernière de la spermatogenèse.
Les spermatocytes
Ce sont les cellules engagées dans la méiose (cf cours de Biologie cellulaire et/ou de
Biologie du développement).
Pour rappel, la méiose est un processus cellulaire qui aboutit à la production de gamètes
haploïdes, c'est-à-dire de cellules ne possédant que la moitié (n) du stock diploïde (2n)
de chromosomes, soit un seul chromosome de chaque paire.
C’est une succession de deux divisions cellulaires particulières :
- une première division M1 ou division réductionnelle car elle réduit le nombre de
chromosomes dans chaque cellules filles de 46 à 23. La ségrégation des
chromosomes homologues a donc lieu à ce niveau (le nombre de chromosomes
est déterminé par le nombre de centromères présents dans la cellule et non pas par
la quantité d’ADN : après la M1, il y a 23 chromosomes mais encore dupliqués
sous la forme de 2 chromatides sœurs, donc une quantité d’ADN de 2C).
- une deuxième division M2 ou division équationnelle puisqu’elle s’accompagne
d’une séparation des chromatides sœurs de chaque chromosome, le nombre restant
à 23.
La méiose est un phénomène complexe qui comporte des aspects cytologiques,
chromosomiques et génétiques, chacun de ces aspects pouvant être étudié séparément
mais tous étant liés physiologiquement. Si le produit de la méiose, à savoir la production
de gamètes, est identique chez l’homme et chez la femme, des différences importantes
existent dans le déroulement des méioses masculine et féminine.
Ces différences portent à la fois sur la chronologie des évènements méiotiques et sur la
répartition du cytoplasme entre les cellules issues des deux divisions cellulaires.
Différences de chronologie
La différence principale entre les PGCs de chaque sexe réside dans le fait que, dans le
testicule en cours de détermination, les PGCs ne vont pas rentrer en méiose et restent
bloquées à un stade pré-méiotique jusqu’à la puberté. En revanche, dans le futur ovaire,
les PGCs entament très rapidement leur méiose qu’elles déroulent jusqu’à la fin de la
prophase de M1 pour se bloquer à ce stade sous l’aspect de follicule primordial (ce qui
veut dire qu’une fille naît avec son stock de futurs ovocytes pour la vie). La reprise du
25
processus a lieu ensuite à la puberté et la production de cellules germinales se déroule
jusqu’à épuisement du stock de follicules, à la ménopause (un ovocyte produit chez une
femme de 40 ans est donc une cellule vieille de près de 41 ans et qui s’est réactivée). De
plus, chez la femme, la fin de la deuxième division de méiose est provoquée (après donc
un deuxième blocage) par la fécondation, ce qui veut dire qu’un ovocyte produit mais qui
ne sera pas fécondé (et c’est l’immense majorité) ne finira jamais la méiose qu’il avait
commencée des années auparavant.
Différences dans la répartition du cytoplasme
Lors de la spermatogenèse, les deux divisions méiotiques s’accompagnent d’une
répartition équitable du cytoplasme dans les cellules filles. Au cours de l’ovogenèse,
l’ovocyte produit se doit de conserver l’ensemble des réserves cytoplasmiques pour
assurer le développement de l’embryon lors des toutes premières divisions de l’œuf
fécondé. Les cellules produites par les divisions méiotiques sont dons très asymétriques,
l’une conservant pratiquement tout le cytoplasme alors que l’autre est réduite à une petite
cellule ne contenant que le jeu de chromosomes issu de la division et appelée globule
polaire ou GP. Il y a donc 2 GPs produit, le GP1 après la phase M1 et le GP2 après la
phase M2, c'est-à-dire après la fécondation (l’expulsion du 2e GP est d’ailleurs utilisé
dans les laboratoires de fécondation in vitro pour vérifier qu’un ovocyte a bien été
fécondé).
Les spermatocytes sont de grandes cellules ovalaires, situées à distance de la membrane
basale, qui apparaissent le plus souvent sous l’aspect de spermatocytes I au stade
pachytène en coupe en raison de la durée de ce stade. Les bivalents sont alors bien
visibles dans le noyau. Le stade pachytène est le plus important de la prophase de M1 et
aussi le plus long puisque, chez l’homme, il dure 16 jours. Il est caractérisé par
l’appariement complet des chromosomes homologues, ou synapsis complet, qui
forment alors des bivalents sauf en ce qui concerne la paire de chromosomes sexuels X et
Y. Les gonosomes sont en effet réunis dans une structure particulière (bien visible sur les
étalements de chromosomes méiotiques sous l’aspect d’une « tâche » très colorable), le
corpuscule XY (ex vésicule sexuelle ou VS) : les chromosomes X et Y sont présents sous
une forme non appariée, sauf au niveau de leurs extrémités, et les gènes qu’ils portent sont
inactivés contrairement à ceux portés par les autres chromosomes (ou autosomes) qui sont
transcrits de façon très active.
L’appariement des chromosomes est réalisé grâce à une structure analogue à une
fermeture éclair, le complexe synaptonémal, qui, en microscopie électronique, apparaît
constitué d’éléments latéraux parallèles et d’un élément central reliés aux précédents par
des filaments transverses. Les éléments latéraux des complexes intègrent des structures
préexistantes composées de protéines de la famille des SMCs (Structural Maintenance of
Chromosomes).
D’un point de vue finaliste, l’appariement des chromosomes homologues a deux fonctions
précises : a) permettre la ségrégation normale et équilibrée de ces chromosomes
homologues à la fin de la M1 (le meilleur moyen en effet de séparer correctement 46
chromosomes en 2 lots identiques de 23 chromosomes est que chaque paire se
reconnaisse puis que chaque homologue de chaque paire migre dans une cellule fille
différente) b) permettre les recombinaisons génétiques qui vont survenir au niveau des
crossing-over. Celles-ci impliquent des échanges (cassures-recollements) entre des
chromatides appartenant à deux chromosomes homologues. Le résultat final de ces
recombinaisons est un brassage des allèles d’origines maternelle et paternelle (les allèles
sont les différentes formes que peut prendre un gène donné dans la population. Ils sont
26
dus à l’existence de mutations qui peuvent être sans conséquences pathologiques,
constituant ainsi le polymorphisme génétique de la population générale, ou bien entraîner
l’apparition d’une maladie héréditaire) de façon à ce que de nouvelles combinaisons
génétiques soient « essayées » à chaque génération et éventuellement conservées par la
sélection naturelle si elles s’avèrent bénéfiques.
Les spermatocytes I sont les cellules qui franchissent la barrière hémato-testiculaire en
début de méiose (stade leptotène précoce) : les jonctions serrées unissant les cellules de
Sertoli et délimitant les compartiments basal et adluminal s’ouvrent, laissent passer les
spermatocytes puis se referment derrière eux. Les cellules germinales sont alors isolées du
compartiment sanguin par :
- l’endothélium des capillaires sanguins et leur membrane basale
- les cellules péritubulaires
- la membrane basale des tubes séminifères
- les jonctions serrées entre cellules de Sertoli.
Les spermatocytes I donnent ensuite directement les spermatocytes II (M2), stade fugace
difficilement repérable sur coupe. Ces derniers, après avoir achevé la deuxième division
méiotique, donnent les spermatides.
Les spermatides
Les spermatides sont des cellules haploïdes qui vont subir un processus de différenciation
cellulaire, ou spermiogenèse, pour donner des spermatozoïdes. Il n’y a plus de division
cellulaire pendant la spermiogenèse.
On distingue trois familles de spermatides qui, chez l’homme, sont divisées en 8 stades :
- les spermatides jeunes ou rondes qui correspondent aux stades 1 et 2
- les spermatides intermédiaires ou en cours d’élongation qui sont représentées
par les stades 3 à 5
- les spermatides matures ou allongées formant les stades 6 à 8.
Modèle de différenciation cellulaire, la spermiogenèse s’accompagne de modifications des
cellules qui vont porter sur la formation de l’acrosome, les remaniements nucléaires, le
développement du flagelle et la réorganisation du cytoplasme. Parallèlement à ces
modifications cytologiques, la spermiogenèse est marquée par une mise sous silence du
génome mâle puisque la transcription des gènes s’arrête dans les spermatides au stade 3 :
le génome des spermatozoïdes est donc transcriptionnellement inactif (il faut noter
cependant que la transcription du génome haploïde est un phénomène bien réel jusqu’à ce
stade et que l’équilibre génétique entre les spermatides est maintenu grâce à des ponts
cytoplasmiques qui relient ces cellules : ainsi, un allèle inactivé par une mutation ne sera
pas délétère pour une cellule qui pourra recevoir les ARNs messagers normaux de ses
voisines).
Formation de l’acrosome
Dans les spermatides au stade 1, des vacuoles issues de l’appareil de Golgi et renfermant
des granules proacrosomiaux vont fusionner en une vacuole unique pour former la
vésicule acrosomale. Celles-ci se forme à un pôle du noyau qui va délimiter le futur pôle
antérieur de la cellule.
Cette vacuole va ensuite s’étaler à la surface du noyau à fur et à mesure de l’évolution des
spermatides pour finir par en recouvrir les 2/3 antérieurs et constituer l’acrosome. Ce
dernier peut alors être assimilé à une sorte de sac aplati dans lequel vont venir
s’accumuler des enzymes provenant de l’appareil de Golgi (dans les voies génitales
féminines, les spermatozoïdes subissent la réaction acrosomique qui va permettre à ceux
27
qui seront au contact de l’ovocyte de digérer la zone pellucide et d’arriver jusqu’à la
membrane plasmique du gamète femelle).
Remaniements nucléaires
Deux évènements majeurs touchent le noyau des spermatides pendant la spermiogenèse,
l’élongation et la compaction du génome.
L’élongation est due à l’accrochage de microtubules au pôle postérieur du noyau (par
rapport à l’acrosome) qui vont former la manchette. Cette structure est visible dès les
stades 2, 3 puis disparaît dans les stades tardifs de la spermiogenèse.
La condensation nucléaire est l’aboutissement d’un changement radical dans la
composition en nucléoprotéines qui entourent l’ADN : les histones de type somatique sont
remplacées en quasi-totalité par des protéines plus basiques, les protamines (celles-ci se
fixent dans le petit sillon de l’ADN et entraînent un enroulement des molécules d’ADN
en « beignet » très serré grâce aux ponts disulfures qu’elles établissent entre elles). Cette
modification nucléoprotéique se fait en 2 temps, les histones étant tout d’abord
remplacées par des protéines de transition (stades 3-5), elles mêmes déplacées par les
protamines à partir du stade 5.
Développement du flagelle
Le spermatozoïde étant une cellule mobile, une des principales modifications cytologiques
touchant les spermatozoïdes va être le développement d’une structure flagellaire. Celle-ci
commence à se mettre en place dès le début de la spermiogenèse par le déplacement des
deux centrioles au pôle postérieur du noyau (c'est-à-dire celui opposé à la vésicule
acrosomale). Ces deux centrioles adoptent un position presque perpendiculaire l’un à
l’autre (en formant un angle de 80°), le centriole distal se mettant dans le futur grand axe
de la cellule.
C’est à partir de ce dernier que vont se mettre en place les éléments de l’axonème,
ensemble microtubulaire caractéristique des cils et des flagelles dont la structure fine n’est
analysable qu’en microscopie électronique (quant au centriole proximal, il jouera un rôle
majeur dans l’organisation du fuseau de division de l’œuf fécondé lors de la première
division cellulaire suivant la fécondation). L’axonème est composé de neuf doublets de
microtubules périphériques organisés en cercle autour d’une paire de microtubules
centraux entourés d’une gaine fibreuse. Chaque doublet périphérique est constitué d’un
microtubule A complet à 13 protofilaments et d’un microtubule B, accolé au précédent, ne
comportant que 10 ou 11 protofilaments. Cet ensemble microtubulaire est entouré de
protéines assurant sa cohésion mais aussi et surtout sa mobilité. Ainsi, les microtubules A
d’un doublet sont reliés aux microtubules B du doublet suivant par des liens de nexine et
par une protéine, la dynéine, avec ses bras interne et externe. Les doublets périphériques
sont reliés à la paire centrale par des ponts radiaires se terminant par des têtes radiaires (en
fait, le nombre de protéines rentrant dans la composition de l’axonème est beaucoup plus
grand. De nombreuses anomalies des ces protéines sont responsables de ce qu’on
regroupe sous le terme de dyskinésies ciliaires primitives associant souvent des
manifestation respiratoires par anomalie de fonctionnement des cils et une infertilité par
immobilité des spermatozoïdes).
Réorganisation du cytoplasme
De rondes au début de la spermiogenèse, les cellules germinales vont progressivement
s’allonger et diminuer de volume. Le cytoplasme va suivre le développement du flagelle
et « glisser » vers l’arrière de la cellule. Dans le même temps, les cellules vont perdre la
majeure partie de leur volume cytoplasmique sous la forme de corps résiduels qui vont
être phagocytés par les cellules de Sertoli. Les mitochondries échappent à ce processus de
28
digestion et vont se placer autour du flagelle en formation pour l’entourer d’une gaine sur
la première partie de son trajet.
Au final, la spermiogenèse aboutit à la formation de spermatides matures (allongées et
condensées) qui ne diffèrent des spermatozoïdes que par le fait qu’elles sont encore
enchâssées dans l’épithélium séminal. Le phénomène de spermiation (cf cellules de
Sertoli dans le cours sur l’appareil génital mâle) les libèrera dans la lumière des tubes
séminifères pour donner des spermatozoïdes intraluminaux qui subiront encore des
modification au cours de leur trajet dans le tractus génital (augmentation de la
condensation de l’ADN, modifications membranaires, …) (ces spermatozoïdes sont
cependant capables de fécondation puisqu’ils peuvent être utilisés, après biopsie
testiculaire, en fécondation in vitro par ICSI, ou intracytoplasmic sperm injection, et
donner lieu à des grossesses : c’est une forme de traitement de l’infertilité d’origine
masculine).
3) Le spermatozoïde mature
Le spermatozoïde est le gamète mâle mature libéré dans la lumière des tubes séminifères
et transporté tout au long du tractus génital masculin. C’est une cellule mobile capable
d’atteindre le gamète femelle dans les voies génitales féminines.
Schématiquement, le spermatozoïde se résume à :
- un génome haploïde mâle contenu dans le noyau
- un appareil propulseur : le flagelle
- du carburant : les mitochondries.
En fait, c’est une cellule très complexe dont la structure fine a pu être analysée grâce à la
microscopie électronique. On distingue deux parties principales, la tête et la queue
séparées par la pièce connective ou col, l’ensemble mesurant environ une soixantaine de
µms de long, recouvert complètement par la membrane plasmique.
La tête a une forme ovoïde aplatie et mesure entre 3µms et 4,5µms de long pour un
diamètre de 1,5µms à 3µms. Elle est coiffée sur ses 2/3 antérieurs par l’acrosome, sac à
enzymes hydrolytiques situé juste sous la membrane plasmique et séparé du noyau par
l’espace sous-acrosomal. Le bord postérieur de l’acrosome se prolonge en arrière par la
cape post-acrosomale qui recouvre le 1/3 postérieur du noyau. Le noyau apparaît très
dense aux électrons en microscopie électronique (condensation extrême du génome) mais
il peut contenir quelques vacuoles localisées préférentiellement dans sa partie antérieure
et qui semblent optiquement vides. Sur son bord postérieur, l’enveloppe nucléaire se
détache de la chromatine pour former l’espace nucléaire postérieur. Sous cet espace, le
spermatozoïde présente un étranglement ou pièce connective renfermant un peu de
cytoplasme, une structure dense de forme discoïde, la plaque basale, et le centriole
proximal entouré d’une structure en forme de panier de basquet hélicoïdal, les colonnes
segmentées (du fait de leur forme hélicoïdale vue en coupe).
La queue, d’une longueur totale de plus de 55µms, commence tout de suite après le col et
comprend trois parties :
- la pièce intermédiaire contient le centriole distal à partir duquel se mettent en
place les éléments de l’axonème. Ce dernier est entouré par 9 fibres denses qui
courent parallèlement aux microtubules sur la quasi-totalité de la queue. Le tout est
entouré par une gaine de mitochondries qui s’arrête en butant sur un étranglement
qui marque l’extrémité de la pièce intermédiaire, ou annulus.
- la pièce principale, la plus longue de toutes, contient l’axonème entouré des fibres
denses. La gaine mitochondriales a disparu et est remplacée par une gaine fibreuse
29
-
qui présente deux renflements symétriques et diamétralement opposés en regard
des fibres denses 3 et 8, les colonnes longitudinales.
la pièce terminale ne contient plus que les éléments de l’axonème.
4) Cinétique de la spermatogenèse
L’observation des tubes séminifères en coupe transversale révèle qu’ils n’ont pas tous le
même aspect en termes de composition en cellules germinales à différents stades de leur
maturation. On peut cependant, dans le testicule humain (et l’aspect est différent dans
d’autres espèces), définir 6 associations préférentielles de cellules germinales entre
elles qui définissent les 6 stades de l’épithélium séminal (par exemple certains tubes
présenteront des spermatocytes avec des spermatides matures, d’autres avec des
spermatides rondes, etc…).
Ces différents aspects ou stades sont dus à l’entrée en mitose régulière des
spermatogonies qui a lieu tous les 16 jours et à la durée variable mais déterminée de
chaque stade de la spermatogenèse qui est de :
- 18 jours pour les spermatogonies Ap
- 9 jours pour les spermatogonies B
- 23 jours pour les spermatocytes I
- 1 jour pour les spermatocytes II
- 23 jours pour les spermatides
L’ensemble de 74 jours définit le cycle spermatogénétique qui correspond à la durée
totale que met une cellule germinale pour passer du stade de spermatogonie à celui de
spermatide mature. Les 6 stades de l’épithélium séminal se répètent tous les 16 jours et le
cycle spermatogénétique s’étend donc sur environ 4 cycles ½ de l’épithélium séminal.
5) Régulation de la spermatogenèse
Du fait de sa complexité, la spermatogenèse est un processus hautement régulé et ceci à
deux niveaux, endocrine et paracrine.
Régulation endocrine de la spermatogenèse
Celle-ci met en jeu un « dialogue » qui s’établit entre le cerveau (hypothalamus et
hypophyse) et la gonade et qui définit l’axe hypothalamo-hypophyso-gonadique. Sous
l’effet de stimulations particulières impliquant des facteurs aussi variés que la lumière, le
stress, l’olfaction, etc…, l’hypothalamus réagit au système nerveux central en sécrétant de
façon pulsatile un peptide, la GnRH (Gonadotrophin Releasing Hormon), qui va agir
localement sur l’hypophyse en stimulant la synthèse et le relargage des deux hormones
gonadotrophiques FSH (Follicle Stimulating Hormon) et LH (Luteinizing Hormon)
(littéralement hormones trophiques pour les gonades).
La FSH va agir sur les cellules de Sertoli qui, en retour, vont réguler la sécrétion de FSH
au niveau hypophysaire grâce à la synthèse d’inhibine (action inhibitrice) et d’activine
(action stimulatrice). La LH, quant à elle, stimule la sécrétion de testostérone par les
cellules de Leydig. La testostérone freine en retour la synthèse de LH.
Un équilibre s’établit donc entre la stimulation des testicules par les gonadotrophines et la
réponse de la gonade à cette stimulation d’origine hypophysaire. Un dysfonctionnement
testiculaire, ou hypogonadisme, peut avoir plusieurs origines dont le diagnostic comporte
30
en premier lieu le dosage des différentes hormones impliquées dans l’axe hypophysogonadique.
On parle d’hypogonadisme hypogonadotrope, ou hypogonadisme d’origine centrale,
lorsque le testicule fonctionne mal parce que la stimulation par la FSH et/ou la LH est
mauvaise. Les causes peuvent en être multiples mais se situent soit au niveau de l’axe
hypothalamo-hypophysaire soit directement au niveau de la synthèse ou de la libération
des gonadotrophines par l’hypophyse. Les taux sanguins de gonadotrophines sont bas et,
le testicule n’étant pas correctement stimulé, la réponse gonadique va être faible, avec des
taux abaissés d’inhibine et de testostérone.
Par contre, dans les hypogonadismes hypergonadotropes, ou hypogonadismes
périphériques, c’est le testicule qui fonctionne mal alors que la commande centrale est
normale. Ici encore, les causes sont multiples et le bilan clinico-biologique permet de
retrouver des causes environnementales (ou professionnelles comme l’exposition
chronique à des sources de chaleur importantes), toxiques (ou médicamenteuses),
chromosomiques (syndrome de Klinefelter 47,XXY par exemple), génétiques (mutation du
récepteur à la LH par exemple) ou encore être négatif et on parle alors d’hypogonadisme
idiopathique. L’hypophyse essaie alors de stimuler au maximum ce testicule déficient et
on retrouve des taux élevés de FSH et/ou de LH.
Régulation paracrine de la spermatogenèse
Les cellules germinales sont régulées localement par l’activité des cellules de Sertoli et de
Leydig qui, elles mêmes, interagissent entre elles. Ainsi, la testostérone produite par les
cellules de Leydig va agir directement sur les cellules de Sertoli (qui sont capables de
l’aromatiser en oestrogènes) qui, en retour, sont capables soit d’inhiber la synthèse de
testostérone par le TGFβ soit de la stimuler par l’IGF1. Les cellules de Sertoli sont
également régulées par les cellules péritubulaires à travers la sécrétion de P-Mod-S
(Protein Modulating Sertoli) qui va activer la sécrétion d’ABP. Enfin, des interactions
existent entre les cellules germinales et les cellules de Sertoli par l’intermédiaire de
nombreux facteurs de croissance (EGF, NGF, etc…) ou par la sécrétion d’interleukines
(IL1, IL6) notamment lors des phases de phagocytose des corps résiduels des spermatides.
6) Eléments de spermiologie
L’infertilité est un problème médical important puisque 15% des couples consultent pour
des difficultés à concevoir. Dans 1/3 des cas, l’homme seul est responsable de l’infertilité
du couple en raison d’une baisse importante ou d’une absence de spermatozoïdes dans
l’éjaculat. Les causes peuvent être obstructives avec une production normale de gamètes
par le testicule mais un tractus génital bouché (les raisons peuvent être malformatives ou
infectieuses) ou non obstructives avec une atteinte directe de la spermatogenèse.
Dans tous les cas, le spermogramme associé au spermocytogramme et à la biochimie
séminale (pour doser les marqueurs séminaux traduisant une atteinte du tractus à tel ou
tel niveau) sont les éléments de base du bilan d’infertilité chez l’homme.
Le spermogramme permet d’évaluer le nombre de spermatozoïdes produits sachant que
la concentration normale selon les normes de l’OMS est d’au moins 20 millions de
spermatozoïdes par millilitre. On parle d’azoospermie en cas d’absence de
spermatozoïdes dans l’éjaculat (ce qui est différent de l’aspermie qui est l’absence
d’éjaculat) et d’oligozoospermie en cas de diminution de la concentration (celle-ci
pouvant être modérée, sévère ou extrême). Le terme de cryptozoospermie est réservé aux
oligozoospermies extrêmes dans lesquelles de rares spermatozoïdes ne sont retrouvés
qu’après centrifugation (cela signifie que le testicule en produit quand même ce qui est
31
très important dans les bilans en vue d’une éventuelle fécondation in vitro par ICSI). Le
spermogramme permet également d’apprécier la mobilité des spermatozoïdes et on parle
d’asthénozoospermie en cas de diminution de cette dernière.
Le spermocytogramme, ou examen cytologique des spermatozoïdes, se pratique sur des
cellules fixées sur lame de microscope et après coloration. Le terme de tératozoospermie
signifie qu’un nombre anormalement élevé de spermatozoïdes présente des malformations
qui peuvent toucher la tête (macrocéphalie, absence d’acrosome, etc…) ou le flagelle
(absence de flagelle, double flagelle, flagelles enroulés ou angulés, etc…).
Lorsque le résultat est anormal, ces examens doivent être répétés plusieurs fois car il
existe une variabilité importante de la « qualité » du sperme qui fait qu’une
oligozoospermie modérée lors d’un examen peut être compatible avec un spermogramme
normal quelques semaines ou mois plus tard.
32
LA FECONDATION
PR C. POIROT, DR C. RAVEL, DR J. MANDELBAUM
La fécondation est la rencontre et la fusion de deux cellules haploïdes (aboutissement de la
méiose), le gamète masculin, ou spermatozoïde et le gamète féminin ou ovocyte en une
cellule unique, l’œuf fécondé ou zygote. Cette fusion permet de restaurer la diploïdie par le
mélange des chromosomes d’origine paternelle et maternelle.
La division du zygote par mitoses successives aboutit à la formation d’un embryon dont
toutes les cellules possèdent le même génome, différent de celui de ses parents.
Les découvertes du mécanisme de la fécondation et du rôle des chromosomes datent de la fin
du XIXème siècle et un effort considérable a été fait pour comprendre les bases physiologiques
puis biochimiques et moléculaires de la fécondation (plus de 2000 articles scientifiques
publiés pour les seuls mammifères).
La rencontre des gamètes dans l’espèce humaine répond à des conditions chronologiques
(période de fécondabilité) et topographiques (trajet du spermatozoïde, site de fécondation)
bien précises et comprend schématiquement 7 étapes successives :
1 – la capacitation des spermatozoïdes
2 – la traversée du cumulus
3 – la reconnaissance, la fixation du spermatozoïde à la ZP, la réaction acrosomique
4 – la traversée de la ZP
5 – l’adhésion des membranes plasmiques des deux gamètes puis leur fusion
6 – l’activation de l’ovocyte qui comprend la réaction corticale (permettant le blocage de la
polyspermie) et l’achèvement de la méiose (expulsion du 2ème globule polaire ovocytaire)
7 – la formation des pronuclei
I. La rencontre des gamètes
1) Période de fécondabilité
C’est la période du cycle menstruel durant laquelle un rapport sexuel peut être fécondant et
suivi d’une grossesse. Elle dépend de la date de l’ovulation et de la durée de survie des deux
gamètes. Celle du spermatozoïde est de 3 à 5 jours dès lors qu’il a pénétré la glaire cervicale,
sécrétée pendant la période pré-ovulatoire. Celle de l’ovocyte n’excède pas 24 heures après
l’ovulation. La période de fécondabilité d’un cycle de 28 jours avec ovulation au 14ème jour ne
dépasse donc pas 5 jours (du 11ème au 15ème jour).
2) Le trajet du spermatozoïde
a) Lors de l’éjaculation, deux à six millilitres de sperme sont déposés au fond du vagin, au
contact du col utérin. Le col représente la première barrière physiologique à la rencontre des
gamètes. L’éjaculat coagule immédiatement, puis la liquéfaction du « coagulum » se réalise
en 20 à 30 minutes. Les spermatozoïdes sont alors en suspension dans le plasma séminal,
essentiellement composé du produit des glandes annexes des voies génitales masculines,
notamment des vésicules séminales (60%) et de la prostate (30%).
Dans la mesure où le sperme normal contient de 20 à 100 millions de spermatozoïdes par ml,
cela représente 40 à 600 millions de spermatozoïdes en suspension dans le plasma séminal
dont la viscosité est élevée et le pH alcalin. Rapidement, ces spermatozoïdes sont détruits par
le pH acide du vagin qui n’a été que brièvement tamponné par le plasma séminal.
33
Dans la période pré-ovulatoire, un mucus cervical (glaire cervicale) abondant et fluide
s’écoule par l’orifice externe du col, largement ouvert. Cet hydrogel forme un système
fibrillaire fait de longues chaînes glycoprotéiques, réunies par des ponts disulfures.
Les spermatozoïdes mobiles qui entrent en contact avec le mucus pénètrent le canal cervical
en nageant à contre-courant, guidés par les mailles du filet glycoprotéique du mucus qui sont
principalement orientées parallèlement à l’axe du canal (diamètre 30 à 35 microns en période
pré-ovulatoire sous l’influence des oestrogènes).
Les spermatozoïdes qui n’ont pas pénétré dans la glaire sont rapidement détruits.
La glaire sélectionne ainsi les spermatozoïdes mobiles, à trajet progressif linéaire, constituant
un filtre sélectif, les isole du plasma séminal et permet leur ascension dans la cavité utérine.
Le test post-coïtal ou test de Hühner évalue cette interaction entre glaire cervicale et
spermatozoïdes. Un prélèvement de mucus, en période pré-ovulatoire, dans les heures qui
suivent un rapport sexuel, renseigne sur la qualité de la glaire cervicale. Elle doit être
abondante, filante, cristallisant en « feuille de fougère » et de pH alcalin. Son observation au
microscope révèle l’absence ou la présence de spermatozoïdes. Dans ce dernier cas, on
apprécie leur nombre, leur mobilité ou leur immobilisation, leur vitesse de progression
normale rapide (fléchante) ou ralentie.
Un test de Hühner positif ( 10 spermatozoïdes à mobilité progressive par champ observé au
grossissement x 40) témoigne de la normalité de la glaire cervicale, de l’interaction réussie
entre glaire et spermatozoïdes et de l’absence d’anomalies sévères du spermogramme.
Dès que l’ovulation a eu lieu, la progestérone secrétée par le corps jaune diminue la
production de mucus par les glandes cervicales et modifie la structure des chaînes
glycoprotéiques ; les mailles du filet se rétrécissent (3 à 4 microns) et s’enchevêtrent, rendant
la glaire collante et imperméable aux spermatozoïdes. Les rapports ne seront plus fécondants.
C‘est d’ailleurs le principe de la contraception par progestatifs microdosés administrés en
continu.
Les spermatozoïdes humains mesurent quelques microns (environ 60) et doivent parcourir les
20 cm du tractus génital féminin, soit environ 3 000 fois leur taille, pour atteindre l’ampoule
tubaire.
b) 1% des spermatozoïdes (3 millions en moyenne) vont ainsi migrer à travers le col utérin en
2 étapes :
- Une phase initiale rapide : on retrouve les spermatozoïdes quelques minutes après le
coït dans l’utérus. Le mécanisme de leur progression n’est pas complètement élucidé.
Y participeraient : leur mobilité propre, le courant liquidien propulsé par le revêtement
ciliaire de l’endomètre et les contractions utérines.
- De nombreux spermatozoïdes vont être piégés dans les cryptes des glandes
endocervicales où ils peuvent survivre alors que dans l’utérus, où se produit une
invasion de granulocytes et de macrophages dans les heures suivant l’insémination, ils
sont détruits rapidement.
- Une phase de libération progressive des spermatozoïdes dans l’utérus, à partir des
cryptes qui pourraient ainsi servir de réservoir. C’est le premier lieu de stockage des
spermatozoïdes.
c) - Le sphincter utéro-tubaire (seconde barrière physiologique) règle la pénétration des
spermatozoïdes dans la trompe où l’on retrouve les premiers moins de trente minutes après un
rapport sexuel. Environ dix mille spermatozoïdes pénètrent dans les trompes.
34
d) Au niveau de l’isthme tubaire, qui va constituer un second lieu de stockage, on observe
un ralentissement et une immobilisation des spermatozoïdes par liaison temporaire aux
cellules épithéliales, hyperviscosité des sécrétions isthmiques et oedème de la paroi. Les
spermatozoïdes sont libérés par vagues d’une dizaine. Grâce à la motricité tubaire et aux
cellules ciliées ils traversent la trompe dans toute sa longueur, depuis l’isthme vers la région
ampullaire et la quittent par le pavillon tubaire pour pénétrer dans la cavité péritonéale où ils
s’accumulent dans le cul de sac de Douglas.
e) Au moment de l’ovulation, les spermatozoïdes gagnent la région ampullaire, aidés par les
contractions de la trompe qui se font, en fin de phase folliculaire, des extrémités (isthme et
pavillon) vers la jonction isthme - ampoule.
Il pourrait y avoir également une attraction des spermatozoïdes par le complexe cumuloovocytaire (CCO) constitué de l’ovocyte et des cellules qui l’entourent (corona radiata et
cumulus) : c’est le cas pour les espèces où la fécondation a lieu dans l’eau de mer.
L’attraction est alors assurée par des molécules chimiques. Une attraction de ce type a été
rapportée chez l’humain lors de certaines expériences de fécondation in vitro. La nage des
spermatozoïdes est, en effet, plus rapide en présence d’un CCO et le spermatozoïde humain
possède des récepteurs chémosensibles analogues à ceux de l’épithélium olfactif. Rien ne
prouve cependant qu’un tel système d’attraction chimique des spermatozoïdes par l’ovocyte
fonctionne in vivo.
Les différentes régions de filtrage sélectif et de stockage permettent de maintenir dans
l’ampoule tubaire, une concentration faible mais suffisante de spermatozoïdes (100 à 200),
idéale pour que l’ovocyte soit fécondé tout en limitant le risque de fécondation
polyspermique.
3) Le transport de l’ovocyte par la trompe
Le CCO, après l’ovulation, est intercepté à la surface de l’ovaire par les franges du pavillon
de la trompe. Des contractions des fibres musculaires lisses du mésosalpinx et du ligament
tubo-ovarien ont contribué à rapprocher pavillon et surface ovarienne. La viscosité des
sécrétions tubaires facilite l’adhésion du CCO qui pénètre l’ostium tubaire externe. Il est
ensuite balayé par les cils tubaires en direction de l’ampoule. Il y séjourne environ 72 heures,
qu’il soit fécondé ou non, car l’activité contractile tubaire est faible en post-ovulatoire, du fait
de la sécrétion de progestérone et car l’isthme constitue toujours une zone de blocage.
Aucun de ces facteurs n’est à lui seul indispensable et suffisant. Ainsi, les femmes atteintes de
syndrome de Kartagener, qui ont des cils non fonctionnels, ne sont pas toutes stériles et l’on
obtient des grossesses même en cas de trompe unique avec ovaire unique controlatéral.
C’est dans l’ampoule tubaire que spermatozoïde et ovocyte se rencontrent et qu’aura
lieu la fécondation. On décrit sous le terme d’ interaction gamétique les phénomènes
cellulaires aboutissant à la fécondation.
II. La fécondation
I) La capacitation
35
Le spermatozoïde des mammifères n’est pas fécondant lorsqu’il est éjaculé. Il ne le devient
qu’après un séjour dans les voies génitales femelles où il subit les transformations nécessaires
à l’acquisition de cette fécondance et dénommées capacitation.
La découverte de cette propriété en 1951 a ouvert la voie à la fécondation in vitro, soit en
récupérant des spermatozoïdes capacités in vivo, soit en réalisant cette capacitation in vitro.
En quoi consiste-t-elle ?
a) En un enlèvement des protéines de surface, déposées sur la membrane du spermatozoïde
dans l’épididyme et qui le protégent durant son transit épididymo-déférentiel, ou
apportées par les glandes annexes (vésicules séminales, prostate, glandes bulbo-urétrales
de Cowper…) et assurant une protection supplémentaire après l’éjaculation.
b) En un enlèvement d’une partie du cholestérol libre intercalé entre les phospholipides
membranaires (phosphatidylcholine, phosphatidyléthanolamine, phosphatidylsérine et
phosphatidylinositol).
c) Plus le trajet épididymaire du spermatozoïde est long (13 jours chez le bélier), plus sera
longue la durée de capacitation. Chez l’homme, le transit est plus rapide (6 jours) et la
durée de capacitation courte (< 2 heures).
Comment s’effectue-t-elle ?
Elle met en jeu successivement 3 mécanismes principaux :
a) Les glycosaminoglycanes (GAGS) des voies génitales femelles fixent les protéines de
revêtement, provenant de l’épididyme et des glandes annexes, qui possèdent un récepteur
pour ces GAGS.
L’albumine et l’acidité du milieu utérin (pH 6,5) permettent le détachement d’autres
protéines non liées à la membrane par des liaisons covalentes. Ceci aboutit à un
enlèvement des protéines de surface.
b) Des accepteurs du cholestérol : albumine, lipoprotéines de haute et basse densité (HDL,
LDL), présents dans les sécrétions génitales permettent l’enlèvement d’une partie du
cholestérol libre. Ceci redonne de la mobilité aux phospholipides membranaires et laisse
pénétrer des ions dont le calcium qui se lie à la phosphatidylsérine (PS). La PS qui
stabilisait la membrane par sa liaison à la phosphatidyléthanolamine (PE) ne remplit plus
sa fonction. La PE quitte la bicouche lipidique pour former des micelles, ce qui fluidifie
encore la membrane.
c) La perte de résidus glucidiques, sous l’effet d’enzymes du milieu génital, entraîne le
remaniement des chaînes oligosaccharidiques des protéines de structure de la membrane.
Quelles en sont les conséquences ?
La capacitation entraîne ainsi, une déstabilisation membranaire dont les conséquences sont
multiples :
a) Démasquage des récepteurs spermatiques permettant la fixation à la zone pellucide.
b) Augmentation de la fluidité de la membrane facilitant la mobilité des protéines
(surtout au niveau de la région péri-acrosomique) et la perméabilité au calcium
d’autant que parmi les protéines éliminées de la surface figurent celles qui lient la
calmoduline. Tout cela prépare le spermatozoïde à faire sa réaction acrosomique.
c) Hyperactivation : la mobilité du spermatozoïde se modifie. Il acquiert un profil de
mobilité « hyperactivée » remplaçant les ondes régulières du battement flagellaire par
36
de brusques secousses en coup de fouet. La progression linéaire se transforme
complètement ou épisodiquement en une nage circulaire.
L’influx de calcium augmente en effet l’activité adénylcyclase avec hydrolyse de l’ATP et
élévation du taux d’AMPc dans le spermatozoïde, ce qui stimule sa mobilité et active une
tyrosine kinase spermatique entraînant la phosphorylation de protéines, en particulier de
protéines flagellaires.
Où s’effectue-t-elle ?
a) In vivo
Le plasma séminal, doit être éliminé pour permettre la capacitation. In vivo, cet enlèvement a
lieu progressivement lors de l’ascension dans la glaire cervicale au niveau du col utérin. Puis,
les différentes modifications membranaires ont lieu dans l’utérus et les trompes. La
capacitation est d’autant plus courte qu’on approche de l’ovulation, du fait de l’action des
œstrogènes.
b) In vitro
Lorsque des ovocytes sont mis en présence de sperme éjaculé, la fécondation n’a pas lieu ou
après un délai de plusieurs heures. La capacitation peut être obtenue rapidement par lavage
(centrifugation douce) ou migration ascendante dans un milieu contenant des
glycosaminoglycanes et des accepteurs de cholestérol tels que l’albumine et des lipoprotéines.
Elle peut également être induite par la progestérone, le liquide folliculaire ou d’autres
composés chimiques (adénosine, pentoxifylline, oxyde nitrique).
La capacitation est réversible in vitro : si on réincube des spermatozoïdes capacités dans du
plasma séminal, ils redeviennent « décapacités » et non-fécondants.
2) La traversée du cumulus
Chez la plupart des mammifères dont l’humain, l’ovocyte ovulé est entouré par un cumulus
expansé dont les cellules (3 à 6000) sont englobées dans une matrice acellulaire riche en acide
hyaluronique.
In vivo, seuls les spermatozoïdes capacités pénètrent le cumulus et la corona radiata tout en
conservant un acrosome intact, grâce à l’exposition sur la membrane plasmique de protéines à
activité hyaluronidase.
In vitro, la grande quantité d’hydrolases, fournie par la réaction acrosomique des
spermatozoïdes qui dégénèrent, dissout la matrice hyaluronique : il en résulte une dissociation
des cellules folliculaires qui facilite le passage du spermatozoïde fécondant dont l’acrosome
est intact.
3) Reconnaissance et fixation du spermatozoïde à la ZP ; réaction acrosomique
Chez les mammifères, la fécondation entre espèces différentes est en général impossible
par absence de reconnaissance entre les gamètes. En effet, la zone pellucide de l’ovocyte
ne reconnaît et ne fixe que les spermatozoïdes capacités de la même espèce.
- Cette reconnaissance met en jeu des systèmes de liaison généraux par lesquels les cellules
se fixent, pour survivre ou se différencier, à des lames basales ou à des matrices
extracellulaires.
-
a) La zone pellucide
Enveloppe acellulaire qui entoure l’ovocyte, elle est composée chez l’humain de 4
glycoprotéines ZP1 (Zona protein 1), ZP2, ZP3 et ZP4. ZP3 est composée d’une chaîne
37
polypeptidique sur laquelle sont attachées de petites chaînes oligosaccharidiques. ZP2 et
ZP3 disposées en alternance, forment une trame dont les mailles sont étroitement réunies
entre elles par ZP1.
b) La reconnaissance et la fixation primaire du spermatozoïde
- Le spermatozoïde fécondant entre le premier en contact avec la zone pellucide au niveau
de son apex où débute la fixation. Des expériences visant à empêcher l’interaction entre
les deux gamètes (saturation par un composé, anticorps dirigés contre une protéine
spécifique) ont permis de préciser les molécules impliquées dans cette interaction.
- Au niveau de la zone pellucide, c’est ZP3 qui assure cette fixation primaire
- Au niveau du spermatozoïde, la liaison avec la ZP fait intervenir le domaine antérieur de
la membrane plasmique, celui qui recouvre l’acrosome et au niveau duquel se trouve le ou
les récepteurs membranaires de la ZP3. Le système de fixation le plus étudié, essentiel
chez la souris et existant aussi chez l’humain, est assuré par une enzyme membranaire, la
1,4-galactosyltransférase (Galtase), ancrée dans la membrane plasmique périacrosomique du spermatozoïde, qui se fixe à une chaîne oligosaccharidique -N
acétylglucosamine de la ZP3 (système utilisé également pour les cellules neurales et la
laminine).
- Cependant, de nombreuses molécules ont été identifiées comme des récepteurs potentiels
et il existe certainement des phénomènes de redondance qui permettent d’assurer la
fécondation si le système principal est défaillant. Ainsi, les souris mâles, invalidées pour
le gène de la Galtase, demeurent fertiles, même à l’état homozygote.
- Un autre système de fixation à des saccharides semble opérationnel chez l’homme. Il fait
intervenir l’ D mannosidase retrouvée dans le spermatozoïde humain. La ZP4 pourrait
être également impliquée.
c) La réaction acrosomique (RA)

La RA du spermatozoïde fécondant a lieu, chez les mammifères, au contact de la zone
pellucide. C’est un événement de courte durée, caractérisé par l’exocytose de ce grain de
sécrétion géant qu’est l’acrosome. Elle est déclenchée par la stimulation d’un récepteur
spermatique (différent de la Galtase) au contact des motifs peptidiques de ZP3 et est
dépendante du calcium. Elle implique la fusion, en de multiples points, entre membrane
plasmique et acrosomique externes créant des orifices par lesquels sont libérées les
enzymes de l’acrosome. Le reste forme une sorte de capuchon percé de trous qui se
détache et glisse le long de la pièce intermédiaire, ce qui contribue à « coller » le
spermatozoïde contre la ZP. De même, la rétraction des cellules de la corona contribue à
maintenir le spermatozoïde au contact de la ZP.
Après la RA, les protéines de la membrane péri-acrosomique migrent vers le segment
équatorial ou la membrane acrosomique interne qui devient la membrane plasmique de la
partie antérieure du spermatozoïde. Le segment équatorial demeure intact.

Le récepteur spermatique serait chez la souris et l’humain une protéine membranaire de 95
KD (sp 95) dont l’activation met en jeu une protéine G et une protéine tyrosine kinase.
La protéine G active une phospholipase C membranaire qui entraîne classiquement la
formation de diacylglycérol (destabilisant membranaire) et d’Inositol Triphosphate (IP3)
avec libération de calcium intra-cellulaire ainsi que la dislocation du réseau d’actine qui
formait une barrière physique au rapprochement des membranes plasmique et
acrosomique externes.
38
Le calcium stimule une tyrosine kinase qui active par phosphorylation les récepteurs des
canaux chlore de la membrane du spermatozoïde. L’afflux de Cl- qui s’ensuit entraîne une
faible dépolarisation qui permet l’ouverture des canaux calciques et l’entrée massive du
Ca 2+ extracellulaire.
La teneur élevée en Ca 2+ active la phospholipase A2 avec formation de
lysophosphatidylcholine, puissant déstabilisateur membranaire qui déclenche fusion
membranaire et RA.
Dans un milieu sans calcium, la RA n’a pas lieu.
 Les inducteurs de la RA
L’inducteur physiologique est la ZP3 par ses motifs peptidiques. La progestérone est
également inductrice in vitro, mais ne semble pas jouer grand rôle in vivo. En effet, des
spermatozoïdes peuvent survivre dans la trompe avec leur acrosome intact même en phase
lutéale où les niveaux de progestérone sont élevés.
Ainsi tout ce qui, de façon naturelle ou provoquée (ionophore calcique), conduit à une
élévation du Ca 2+ libre à l’intérieur du spermatozoïde capacité induit la RA.
Il se produit d’ailleurs, in vivo comme in vitro, des RA spontanées atteignant 4% des
spermatozoïdes environ, sans intervention de la ZP et qui traduisent l’instabilité de la
membrane plasmique du spermatozoïde capacité. Le spermatozoïde qui a fait sa RA n’a plus
qu’une durée de vie très brève d’où l’importance qu’elle se produise au contact de l’ovocyte
pour le spermatozoïde fécondant.
 Les principaux enzymes libérés par la RA
La hyaluronidase
Elle agit au niveau de la ZP localement, en détruisant l’acide hyaluronique qui occupe les
mailles de la ZP, facilitant ainsi sa traversée par le spermatozoïde.
la -N-acétylglucosaminidase
Elle intervient en coupant les liens entre le spermatozoïde et ZP3-ZP2 ce qui, le libérant, lui
permet de franchir la ZP.
Un inhibiteur spécifique de cette enzyme empêche en effet la traversée de la ZP sans altérer la
mobilité du spermatozoïde.
L’acrosine.
Elle agit à 2 niveaux :
- Elle rompt localement les pontages entre ZP1 et ZP2/ZP3 ce qui permet au spermatozoïde
de s’infiltrer entre les mailles. Chez la souris homozygote, invalidée pour le gène de
l’acrosine, la fécondation in vitro est retardée mais non inhibée. Le rôle de l’acrosine est
donc uniquement facilitant.
- Elle transforme (ainsi que d’autres enzymes) les protéines qui vont assurer la fusion des
membranes plasmiques des 2 gamètes en protéines fusogènes actives. Seuls les
spermatozoïdes ayant fait leur RA (spermatozoïdes réagis) peuvent fusionner.
d) La fixation secondaire à la ZP
Les spermatozoïdes réagis ont perdu les molécules de fixation à ZP3, mais l’exposition de la
membrane acrosomique interne révèle un nouvel échantillon de sites de liaison qui sont, cette
fois, spécifiques de la ZP2.
La liaison à ZP2 fait principalement intervenir un système de fixation entre cellules, qui met
en jeu des molécules appelées CAM (Cell Adhesion Molecules). Elles ont la propriété d’être
39
fixées à la membrane plasmique grâce à une liaison covalente avec le
glycosylphosphatidylinositol (GPI).
Tout ce qui rompt cette liaison (phospholipase C par exemple) libère la molécule de type
CAM et le taux de fécondation est réduit.
 Du côté spermatique, une protéine de type CAM est liée à la membrane
acrosomique interne. Chez le cobaye, elle a été identifiée, c’est la PH-20. Elle est
présente chez l’humain.
 Du côté de la ZP, c’est cette fois la ZP2 qui sert de ligand et conforte l’ancrage du
spermatozoïde. Cette fixation secondaire est irréversible. Le simple pipetage ne
peut plus détacher le spermatozoïde de la ZP.
La PH-20 possède également une activité hyaluronidase qui contribue à la dissolution de
l’acide hyaluronique occupant les mailles de la ZP.
4) La traversée de la zone pellucide
Le spermatozoïde traverse la ZP, épaisse de 15 microns environ) en creusant un tunnel qui se
referme derrière lui, suivant un trajet oblique à bordures nettes, ce qui suggère que la
pénétration résulte plus d’une action mécanique qu’enzymatique. C’est la force de propulsion
due aux coups de fouet du flagelle hyperactivé qui permet la pénétration à raison d’un micron
par minute, soit environ 15 minutes. La mobilité seule est cependant insuffisante. Après la
RA, les enzymes acrosomiques facilitent le passage en dissolvant l’acide hyaluronique et en
rompant le pontage ZP2-ZP3/ ZP1
5) La fixation et la fusion des membranes plasmiques des deux gamètes
a) Le site de fusion
Le spermatozoïde, après avoir pénétré la ZP, achève son parcours dans l’espace périvitellin et
se place tangentiellement à la membrane plasmique ovocytaire ou oolemme dont les
microvillosités enveloppent peu à peu sa tête et l’immobilisent. L’oolemme entre en contact
avec la membrane plasmique recouvrant la partie médiane (segment équatorial) et postacrosomique (cape post-acrosomique) du spermatozoïde modifiées par la RA. C’est à ce
niveau qu’a lieu la fusion.
b) La fusion interspécifique
Des ovocytes de hamster, débarrassés de leur ZP, sont capables de réaliser la fusion
membranaire avec les spermatozoïdes d’autres espèces. Cette propriété a été à l’origine d’un
test explorant la capacité du spermatozoïde humain à assurer la fusion avec l’ovocyte puis la
formation du pronucleus mâle. On peut même obtenir la condensation des chromatides du
spermatozoïde dont le caryotype devient ainsi analysable. Cette « fécondation »
interspécifique a ainsi bien mis en évidence :
- l’importance de la RA car seuls les spermatozoïdes ayant fait leur RA peuvent
fusionner avec l’ovocyte
- le second niveau de spécificité car, en dehors du hamster, peu d’espèces sont
capables d’assurer la fusion interspécifique. L’oolemme est donc en général, comme la
ZP, une barrière à la fécondation par un spermatozoïde d’une autre espèce.
c) Les mécanismes de la fusion
40
Fixation et fusion relèvent de mécanismes moléculaires très généraux, tels que ceux qui
existent entre virus et cellules-hôtes. Ce processus, non spécifique d’espèce, fait intervenir un
complexe multimoléculaire incluant des protéines essentielles et d’autres facilitatrices ou
redondantes. Sur la membrane plasmique du spermatozoïde, les ligands spermatiques
comprennent notamment les protéines ADAM (A Disintegrin And Metalloprotease domain),
dont ADAM2 (ou fertiline béta) et ADAM3 (ou cyritestine), auxquelles répondent des
récepteurs ovocytaires dont les intégrines et les tétraspanines (essentiellement CD9).
De nombreuses autres molécules sont candidates à être impliquées dans ce processus de
fixation-fusion. Ainsi, une immunoglobuline du spermatozoïde, appelée Izumo, pourrait jouer
un rôle dans la fusion membranaire des gamètes mâle et femelle. Les spermatozoïdes des
souris invalidées pour ce gène et les spermatozoïdes humains, mis en présence d’anticorps
spécifiques, sont incapables de fusionner avec l’ovocyte.
6) L’activation de l’ovocyte
La fusion permet au spermatozoïde de s’enfoncer dans le cortex de l’ovocyte. La membrane
plasmique post-acrosomique est intégrée à l’oolemme. La membrane acrosomique interne est
incorporée (sans fusion) à l’intérieur du cytoplasme ovocytaire ainsi que le noyau, la pièce
intermédiaire et l’intégralité du flagelle.
Le spermatozoïde, en fusionnant avec l’ovocyte et en le pénétrant, remplit deux fonctions
essentielles :
- apporter par son ADN tous les gènes paternels et l’empreinte parentale spécifique (voir
chapitre « Première semaine du développement ») nécessaires au développement à terme d’un
organisme viable.
- activer l’ovocyte et remettre en marche son cycle cellulaire ce qui va se traduire par une
série de modifications biochimiques et morphologiques : libération de calcium sous forme
d’oscillations, exocytose des granules corticaux, achèvement de la méiose ovocytaire.
a) Mobilisation du calcium et oscillations calciques
Dans les minutes qui suivent la fusion du spermatozoïde avec l’ovocyte se produit une
élévation majeure du calcium intracellulaire (x 10), libéré à partir de ses réserves dans le
réticulum endoplasmique où il est lié faiblement à une protéine : la calréticuline.
La mobilisation est rapide grâce à l’activation de canaux calciques sensibles à l’IP3. Des
pompes (ATPases) permettent la réintégration du calcium dans le réticulum et l’expulsion du
reliquat à l’extérieur de la cellule. Les canaux calciques qui s’étaient fermés lors de
l’élévation brutale de calcium s’ouvrent à nouveau. Ainsi apparaissent des oscillations
autoentretenues de la concentration en calcium libre dans l’ovocyte. Ces fluctuations
entraînent des variations de l’activité de nombreuses protéines dont les propriétés sont
modifiées par leur liaison au calcium ou au complexe calcium- calmoduline.
Les oscillations calciques sont essentielles à l’activation de l’ovocyte des mammifères. Les
pics de calcium se succèdent à intervalles de 3 à 20 minutes (en fonction de l’espèce), durent
2 à 3 minutes sous la forme d’une vague qui parcourt l’ovocyte depuis le point de fusion
avec le spermatozoïde et se répètent durant plusieurs heures.
Cette capacité de réponse de l’ovocyte (ou « oscillateur calcique ovocytaire ») est
acquise à la fin de sa maturation, dans les dernières heures qui précèdent
l’ovulation. Elle conditionne le développement normal de l’embryon.
41
Comment le spermatozoïde fécondant déclenche-t-il ces oscillations calciques que ne
reproduit aucun des agents artificiels d’activation (y compris IP3) ?
Un facteur spermatique soluble, aspécifique, sensible à la chaleur et à la trypsine, ce qui
suggère sa nature protéique serait responsable de l’activation. On a pensé qu’il s’agissait
d’une protéine de 33 KD, localisée au niveau du segment équatorial du spermatozoïde,
donc de la zone fusiogène et appelée un peu rapidement oscilline. Depuis, l’idée du
facteur spermatique n’est pas remise en cause, ce pourrait être la phospholipase C zeta.
Ce ou ces facteurs semblent en tout cas bien situés au niveau de la tête spermatique
puisque des têtes isolées sont capables d’activer l’ovocyte chez la souris et l’humain.
b) L’émission des granules corticaux
L’élévation du calcium intraovocytaire entraîne la fusion des granules corticaux (GC)
avec l’oolemme et leur exocytose. Ces granules dérivés de l’appareil de Golgi se
trouvent juste sous la membrane plasmique dans l’ovocyte mature en métaphase II. Leur
contenu est ainsi libéré dans l’espace périvitellin, c’est la réaction corticale. Elle débute
dans la zone de fusion avec le spermatozoïde et s’étend rapidement à tout l’ovocyte.
La libération des enzymes, contenues dans les GC, va rendre la zone pellucide
imperméable à la pénétration par d’autres spermatozoïdes et réaliser ainsi un blocage de
la polyspermie.
Une protéase clive la ZP2. La  hexoaminidase détruit les chaînes oligosaccharidiques de
la ZP3, annulant les possibilités de liaison des spermatozoïdes à la surface de la zona.
D’autres enzymes modifient la texture de la ZP, en partie par pontage des chaînes entre
elles, entraînant son durcissement. Ainsi, chez l’humain, il est exceptionnel de voir des
spermatozoïdes surnuméraires ayant pénétré au-delà des 2/3 externes de la ZP. Chez
certaines espèces, comme la lapine, où la ZP reste perméable, c’est la membrane
plasmique qui empêche la fécondation d’être polyspermique. Ce n’est pas le cas chez
l’humain, où la polyspermie est élevée après injection de spermatozoïdes sous la ZP.
Cette technique, appelée SUZI (sub-zonal sperm injection) a précédé la microinjection
intracytoplasmique d’un seul spermatozoïde ou ICSI, pour pallier les déficiences
spermatiques sévères mais a été rapidement abandonnée en raison de résultats
insuffisants.
c) Achèvement de la méiose
Lors de la fécondation, l’ovocyte est arrêté en métaphase de seconde division méiotique
(phase M). Cet arrêt dépend de l’action des deux facteurs cytoplasmiques : le facteur
promoteur de la maturation (MPF) et le facteur cytostatique (CSF). L’élévation du
calcium qui suit la fusion du spermatozoïde conduit à une destruction de la cycline B
(élément constitutif du MPF) et du CSF. Le blocage en phase M étant levé, l’ovocyte
achève sa méiose par une anaphase puis une télophase qui aboutit à l’expulsion dans
l’espace périvitellin des 23 chromatides ovocytaires entourées d’un minimum de
cytoplasme et constituant le second globule polaire (GP2). Ce dernier, à la différence du
premier GP ne présente donc plus de granules corticaux sous la membrane plasmique.
7) La formation des pronuclei puis la syngamie vont alors se succéder pour clore le
processus de fécondation et initier le début du développement embryonnaire (voir
chapitre suivant).
42
43
44
PREMIERE SEMAINE DU DEVELOPPEMENT
(L’embryon préimplantatoire)
Pr C. POIROT, Dr C. RAVEL, Dr J. MANDELBAUM
Dès que la fécondation a eu lieu dans le tiers externe de la trompe, l’ovocyte termine sa deuxième
division méiotique et forme le pronucleus femelle tandis que la tête spermatique forme le
pronucleus mâle. Le spermatozoïde en pénétrant dans l’ovocyte restaure, par l’apport de son
ADN, la diploïdie et détermine le sexe chromosomique du futur conceptus. Il déclenche également
une série de modifications biologiques permettant l’activation ovocytaire et la mise en route du
développement embryonnaire.
L’ovocyte fécondé ou zygote, cellule unique, va alors subir une série de divisions successives de
segmentation ou clivage au cours desquelles son génome devient transcriptionnellement actif. Le
développement, jusque-là dépendant de l’information maternelle stockée dans le cytoplasme
ovocytaire au cours de l’ovogenèse, passe progressivement sous contrôle zygotique.
Tandis que le zygote migre du tiers externe de la trompe vers la cavité utérine, la segmentation se
caractérise par une série de divisions mitotiques au cours desquelles les blastomères se multiplient
en nombre et diminuent de volume, transformant le zygote en morula.
La transformation de la morula en blastocyste a lieu dans la cavité utérine et précède l’éclosion,
préalable indispensable à l’implantation qui signe la fin de la vie libre de l’embryon
préimplantatoire. C’est ainsi, qu’avec l’essor de la procréation médicalement assistée, les
biologistes de la reproduction ont dénommé l’œuf fécondé clivé. L’ « embryon » défini par les
anatomistes dérive, quant à lui, de la masse cellulaire interne (MCI) du blastocyste et deviendra,
une fois l’organogenèse terminée, le fœtus.
I.
L’ŒUF FECONDE
OU ZYGOTE
1) Formation des pronuclei (PN)
Pronucleus mâle :
Après la fusion gamétique, la tête du spermatozoïde s’enfonce dans le cytoplasme ovocytaire. La
membrane nucléaire du spermatozoïde se fragmente et disparaît. La chromatine se décondense par
rupture des ponts disulfures des protamines associées à l’ADN. Les protamines se détachent des
brins d’ADN qui s’allongent ; elles sont remplacées par des histones ovocytaires.
La décondensation chromatinienne est activement induite par des facteurs cytoplasmiques
ovocytaires synthétisés durant les phases finales de la maturation intrafolliculaire (comme le
glutathion, agent réducteur).
Le noyau spermatique gonfle jusqu’à atteindre 500 fois son volume initial ; il s’entoure d’une
nouvelle enveloppe nucléaire (constituée à partir de vésicules du réticulum endoplasmique) qui
présente des pores comme celle d’un noyau somatique et constitue le pronucleus mâle.
Pronucleus femelle :
Les 23 chromatides, restées dans l’ovocyte après l’expulsion du deuxième globule polaire (GP2),
s’éloignent du cortex, se décondensent, s’entourent d’une membrane nucléaire et forment le
pronucleus femelle.
Il est, en général, plus petit que le PN mâle (22 microns de diamètre en moyenne versus 24
microns).
45
Chaque pronuclei présente entre 3 et 7 nucléoles de taille similaire qui constituent les
régions où sont synthétisés les ARN ribosomaux (rRNA).
L’apparition des deux pronoyaux ou pronuclei mâle et femelle dans l’œuf fécondé lui
confère son nom de zygote. Les pronuclei sont formés 6 à 7 heures après le début de la
fécondation et occupent tout d’abord une position périphérique.
2) Devenir des organelles du spermatozoïde
Le centriole :
Le spermatozoïde humain apporte son centriole proximal à l’ovocyte qui n’en contient pas. Il
fonctionne comme un centrosome ou centre organisateur des microtubules, qui contiennent
normalement 2 centrioles disposés perpendiculairement. Dans le spermatozoïde, le centriole distal
a dégénéré après avoir organisé le flagelle.
Dès la pénétration du spermatozoïde dans l’ovocyte, se développe à partir du centriole,
l’équivalent d’un demi-fuseau mitotique formé de microtubules et appelé spermaster. Il attire le
PN femelle puis s’étend et entraîne les 2 PN au centre de l’œuf. Il disparaît en quelques heures.
Toute anomalie du spermaster ou son absence (comme cela a été montré lors de l’injection
intracytoplasmique de têtes spermatiques isolées) aboutit à de graves perturbations des mitoses
futures et donc de la segmentation de l’œuf.
Les mitochondries :
Les mitochondries paternelles sont assez rapidement dégradées par le cytoplasme ovocytaire. Les
mitochondries du nouvel individu sont donc héritées de la mère. Des mutations de l’ADN
mitochondrial sont à l’origine de maladies à transmission exclusivement maternelle. Les
mitochondries participent activement à la fécondation en apportant par leur regroupement
l’énergie là où elle est nécessaire, comme autour des pronuclei lors de leur formation et de la
réplication de leur ADN.
Les autres structures non nucléaires, la pièce intermédiaire et le flagelle (axonème, fibres denses),
également incorporés dans le cytoplasme de l’œuf, sont dégradés plus lentement.
3) Devenir des pronuclei
Les pronuclei migrent l’un vers l’autre puis vers le centre de la cellule et deviennent
adjacents. Leurs nucléoles se polarisent et s’alignent le long de la zone d’apposition. Pendant
ce temps, quelques heures après leur formation, a lieu, dans chaque pronucleus
indépendamment, la réplication de l’ADN, phase S du premier cycle de division de l’œuf
fécondé. Une phase G2 fait suite à ce processus ; elle s’étend sur plusieurs heures pendant
lesquelles les deux pronuclei migrent vers le centre de la cellule et s’apposent sans fusionner.
Environ 18 heures après le début de la fécondation, les pronuclei sont apposés et centraux.
Puis, chaque pronucleus entre en prophase, les chromosomes s’individualisent, les
enveloppes nucléaires se fragmentent et disparaissent. Les chromosomes paternels et
maternels restent groupés séparément, attachés aux deux centres organisateurs des
microtubules
Lorsque les PN se rapprochent, le centriole spermatique se place entre eux et se duplique. Les
centrioles issus de la duplication vont occuper les 2 pôles du fuseau mitotique de la première
46
division de segmentation. Les chromosomes paternels et maternels se placent sur la plaque
équatoriale du fuseau, c’est la syngamie. La fécondation s’achève, la première division cellulaire
donne naissance aux deux premiers blastomères ; le développement embryonnaire commence.
4) Les anomalies de la fécondation
Les zygotes à un seul pronucleus résultent en général de l’activation parthénogénétique de
l’ovocyte. Ils ne contiennent qu’un génome maternel et sont donc haploïdes (23 chromosomes). Ils
ne possèdent pas de centrioles et n’atteignent pas le stade blastocyste.
Les zygotes à 3 pronuclei
 Ils résultent le plus souvent d’un défaut de blocage de la polyspermie avec fécondation
par 2 spermatozoïdes et constitution d’un PN femelle et de 2 PN mâles. Leur évolution
forme une triploïdie dite androgénétique à 69 chromosomes qui peut atteindre la
période post-implantatoire. Dans ce cas, leur développement s’interrompt rapidement
(5 semaines) et l’on retrouve 20 % de triploïdies parmi les produits d’avortements
spontanés porteurs d’anomalies chromosomiques.
 Un zygote à 3 PN peut aussi résulter d’un échec d’achèvement de la méiose et
d’expulsion du GP2 avec formation d’un PN mâle et de 2 PN femelles : triploïdie dite
gynogénétique.
II. L’EMPREINTE GĖNOMIQUE ET PARENTALE
L’empreinte génomique :
Les génomes paternels et maternels ne jouent pas le même rôle dans le développement d’un
nouvel individu.
 Ainsi, chez les individus hybrides issus de croisements entre espèces, le phénotype est très
différent selon que le père appartient à l’une ou l’autre espèce : le bardot qui résulte du
croisement d’un cheval et d’une ânesse ne ressemble pas au mulet, issu d’un âne et d’une
jument.
 Chez la souris, les expériences de transfert de noyau, au stade zygotique, ont démontré la
complémentarité des génomes paternels et maternels. Il est en effet possible d’extraire un
des pronuclei du zygote et de le remplacer par un autre pronucléus sans dommage pour la
poursuite du développement embryonnaire jusqu’au terme, à condition que le nouveau PN
soit de même nature, mâle ou femelle que le PN initial. Un zygote constitué de deux PN
femelles conduit à la formation d’un embryon normal mais d’un placenta rudimentaire
aboutissant à la mort embryonnaire. Un zygote constitué de deux PN mâles conduit à un
développement hypertrophique des annexes extra-embryonnaires tandis que l’embryon est
hypotrophique. Ni l’un, ni l’autre de ces zygotes monoparentaux reconstitués n’est viable.
 Dans l’espèce humaine d’ailleurs, la môle hydatiforme non embryonnée, ou grossesse sans
embryon est constituée exclusivement de tissu placentaire dont les chromosomes sont
uniquement d’origine paternelle.
L’empreinte parentale :
Elle correspond à l’expression différentielle des génomes paternels et maternels. La majorité
des gènes ont une expression biallélique, à partir de l’allèle paternel et de l’allèle maternel.
Cependant, un certain nombre de gènes (au moins 50) sont soumis à une empreinte dite
parentale qui se caractérise par l’expression d’un seul allèle soit paternel, soit maternel.
Lorsque l’empreinte est maternelle, seul l’allèle paternel s’exprime tandis que l’allèle maternel
est réprimé par divers mécanismes dont la méthylation de la molécule d’ADN et vice-versa.
47
L’empreinte ne change pas la structure de la molécule d’ADN mais ses capacités d’expression.
Elle est donc de nature épigénétique et non génétique.
L’empreinte parentale persiste au cours des divisions successives et toute la vie. Elle est
effacée pendant la gamétogenèse pour permettre la réapposition d’une marque correspondant
au sexe de l’individu.
Les anomalies des gènes d’empreinte sont responsables de maladies comme le syndrome de
Beckwith-Wiedemann qui, après atteinte d’un centre d’empreinte situé sur le chromosome 11,
entraîne une hyper expression d’IGF2 responsable d’un syndrome d’hypercroissance
(macrosomie, macroglossie, tumeurs).
L’inactivation de l’X qui rétablit l’équilibre génique entre les hommes XY et les femmes XX
procède d’un même mécanisme de méthylation de l’ADN mais survient plus tard, au cours de
la deuxième semaine du développement (J14- J16).
III. LA FĖCONDATION IN VITRO (FIV)
La fécondation in vitro avec transfert d’embryon, ou FIV, réalise au laboratoire l’union des
gamètes hors du tractus génital féminin. C’est grâce à son essor qu’ont pu être précisés dans
l’espèce humaine, l’aspect et l’évolution de l’embryon humain au cours de la première semaine du
développement. Initialement réservée au traitement des stérilités tubaires, la FIV permit la
naissance en 1978 en Angleterre, grâce à B. Edwards et P. Steptoe, de Louise Brown, premier
enfant issu d’une fécondation extracorporelle.
Un traitement de stimulation ovarienne par les gonadotrophines (FSH pure ou mélange de FSH et
de LH) est en général utilisé pour empêcher l’atrésie des follicules recrutés et leur permettre de
poursuivre leur croissance. Celle-ci sera suivie par échographie pelvienne et dosage de l’estradiol
plasmatique afin de déterminer le moment optimal du déclenchement de l’ovulation. Trente-six
heures après une injection d’hCG (équivalant au pic de LH), une ponction folliculaire sous
échographie permet de recueillir en moyenne, avant la rupture folliculaire, 8 ovocytes matures, en
métaphase 2. Dans la FIV classique, ils seront mis en présence de spermatozoïdes mobiles (50 000
par ml), séparés par lavage du plasma séminal et sélectionnés par migration ascendante ou
gradient de densité. Les gamètes sont cultivés à 37°C dans des conditions reproduisant au mieux
l’environnement in vivo et les spermatozoïdes fécondent les ovocytes spontanément. Le
lendemain de l’insémination, l’observation des pronuclei mâle et femelle signe la fécondation. Le
transfert dans la cavité utérine de 1 à 2 embryons (la tendance est à la limitation du nombre
d’embryons transférés pour éviter les grossesses multiples !) a lieu par voie transcervicale, en
général 2 jours après l’insémination (stade 2 à 4 cellules). Les embryons surnuméraires peuvent
être congelés (cryoconservés) pour un transfert ultérieur.
Depuis, les indications se sont étendues aux stérilités masculines, aux stérilités inexpliquées
(idiopathiques) et même aux insuffisances ovariennes grâce au don d’ovocytes.
Annuellement, en France, sont réalisées environ 60 000 ponctions annuelles aboutissant à 16 à 18
% de naissances par tentative.
Dans plus de la moitié de ces tentatives, la technique utilisée est une fécondation « assistée » par
microinjection d’un spermatozoïde dans le cytoplasme de l’ovocyte (Intra Cytoplasmic Sperm
Injection ou ICSI). Mise au point par une équipe belge en 1992, l’ICSI a révolutionné le
traitement des stérilités masculines sévères et peut se pratiquer avec des spermatozoïdes éjaculés
ou prélevés dans l’épididyme (en cas de stérilités excrétoires) ou le testicule (azoospermie
48
sécrétoire). Les taux de fécondation sont identiques à ceux qui sont obtenus à partir d’un sperme
normal de même que les taux de grossesse et d’implantation.
IV. LA SEGMENTATION (J1 – J4)
1) Le stade des clivages (J1-J3)
Caractéristiques des divisions :
o Pendant son séjour dans la trompe, l’embryon subit une série de divisions cellulaires,
appelées segmentation ou clivage. Elles ne s’accompagnent d’aucune croissance : la
morula n’est pas plus volumineuse que le zygote et l’embryon reste inclus dans sa zone
pellucide.
o A chaque division, la taille des cellules diminue, partageant le cytoplasme abondant du
zygote entre les cellules filles ou blastomères. Le rapport cytoplasme/noyau élevé de l’œuf
fécondé est ainsi progressivement ramené à celui d’une cellule somatique adulte.
o La première division de segmentation partage le zygote humain perpendiculairement à
l’équateur et dans l’alignement avec les globules polaires. Il en résulte 2 blastomères de
taille similaire.
o La deuxième division est légèrement asynchrone entre les 2 blastomères. Le premier qui se
divise le fait selon un plan perpendiculaire à l’équateur. Le second se divise selon un plan
passant par l’équateur, d’où l’orientation pyramidale caractéristique des blastomères du
stade 4 cellules.
o Du fait de la légère asynchronie entre la division des deux premiers blastomères, on peut
observer un stade 3 cellules comprenant un gros et deux petits blastomères (et de même
pour les stades ultérieurs).
Cinétique des divisions :
o Pendant les premiers jours du développement embryonnaire, les divisions se succèdent à
un rythme caractéristique de l’espèce, environ une par jour chez l’humain.
o La chronologie des événements de la fécondation a pu être précisée par l’étude
vidéocinématographique d’ovocytes microinjectés (ICSI). On observe, en moyenne, après
l’injection : à 2 heures, l’expulsion du GP2 ; à 6-7 heures, la formation des pronuclei ; à 18
heures, l’apposition des PN ; à 20 heures, la syngamie ; à partir de 25-27 heures, le premier
clivage et le stade 2 cellules puis le stade 4 cellules à J2, le stade 8 cellules à J3 et le stade
16 cellules (morula) à J4.
o La cinétique de division est le paramètre le plus représentatif de la qualité de
l’embryon préimplantatoire. Ainsi, un embryon humain de 4 cellules à J2 (40-44
heures post-insémination) a deux fois plus de chances de s’implanter et de donner
naissance à un enfant qu’un embryon plus lent ou plus rapide.
o Un embryon qui ne subit aucune nouvelle division durant 24 heures ne se divisera
plus, son développement est bloqué.
L’activation du génome embryonnaire
Comme chez les autres espèces, le génome embryonnaire humain est au début du
développement inactif (absence de transcription) et les premiers stades du développement
s’effectuent en l’absence de synthèse d’ARN. Le conceptus dépend alors de son héritage
maternel en ARN messagers (transcrits) et en protéines, présents dans le cytoplasme
49
ovocytaire et accumulés au cours de la période de croissance et lors de la maturation
cytoplasmique finale. Toute altération des réserves de l’ovocyte aura un retentissement sur le
développement de l’embryon.
Le début du développement embryonnaire est ainsi la seule période de la vie d’un individu
qui soit régulée par les produits du génome d’un autre individu.
Cette dépendance ne dure pas. Pour un stade évolutif spécifique de l’espèce, la transcription
est activée, y compris grâce à des protéines maternelles comme HMG1 (high motility group
1). L’embryon prend le contrôle de son développement. Cette transition materno-zygotique
(MZT) prend place chez l’humain entre les stades 4 et 8 cellules ; chez la souris au stade 2 ;
chez le lapin entre les stades 8 et 16 cellules. Les protéines nouvellement synthétisées le sont
désormais par l’embryon et si l’on ajoute des inhibiteurs de la transcription au milieu de
culture, le développement s’arrête.
En fait, l’activation du génome embryonnaire se fait progressivement avec une phase
d’initiation mineure avant la MZT et une phase d’activation majeure ensuite.
Les ARN et les protéines maternelles sont progressivement détruits ; certains persistent
jusqu’au stade blastocyste, voire au-delà et influencent le développement. Il y a donc
coexistence pendant la période préimplantatoire des 2 types d’information génétique :
maternelle et zygotique, cette dernière devenant prépondérante. Ainsi, peu après l’activation
génomique, les embryons humains de 5 à 10 cellules ont une activité marquée de synthèse
d’ARN messagers, restaurant les niveaux ovocytaires qui avaient chuté au cours des
précédentes divisions. Les synthèses protéiques de l’embryon ne subiront, elles, un
accroissement quantitatif majeur qu’à partir du stade blastocyste.
Les anomalies des embryons au cours du clivage
 La fragmentation (ou séquestration de fragments de cytoplasme dans l’espace
périvitellin ou entre les blastomères) est fréquente chez l’embryon humain. Elle
s’accompagne d’une réduction de viabilité si elle occupe plus de 20 % du volume
de l’embryon.
 L’arrêt du développement embryonnaire atteint in vitro 40 à 50 % des zygotes.
Ces blocages sont fréquents avant l’activation du génome embryonnaire.
 Des anomalies chromosomiques : plus du tiers (39%) des embryons de
morphologie et cinétiques normales et issus de zygotes à 2 PN sont porteurs
d’anomalies chromosomiques et cette proportion atteint 80% en cas de
fragmentation massive.
Bien que ces données soient obtenues à partir des embryons issus de la FIV, in vivo
également, seuls 50% des œufs fécondés sont viables. La majorité des embryons porteurs
d’anomalies chromosomiques ne s’implantent pas ou sont éliminés après l’implantation. Ils
représentent 60 % des avortements spontanés du premier trimestre qui surviennent euxmêmes dans 15 % des cas. Au final, 3 % d’enfants naîtront porteurs d’anomalies dont 0,6 %
chromosomiques.
En FIV, on ne dispose pas d’information sur le contenu génétique de l’embryon, sauf si l’on
réalise le prélèvement d’un ou deux blastomères que l’on analysera et qui seront le reflet du
contenu génétique des autres cellules. C’est le principe du diagnostic préimplantatoire (DPI).
Il est réservé en France au dépistage de maladies génétiques (monogéniques ou
chromosomiques), transmissibles et d’une particulière gravité.
2) La morula (J4)
50
La formation
Jusqu’au stade 8 cellules, l’individualisation des blastomères reste totale, comme le montre
l’absence de diffusion d’un composé fluorescent (lucifer yellow) injecté dans un seul
blastomère. Les blastomères sont encore, à ce stade, totipotents. L’embryon continue à se
diviser et forme maintenant un amas cellulaire ressemblant à une petite mûre : la morula.
Jusqu’au stade 16 cellules, chez l’humain, les blastomères individuels sont bien visibles. Des
microvillosités, présentes en petit nombre à la surface des deux premiers blastomères se
multiplient et s’allongent. Elles contribuent, en s’entremêlant, à maintenir le contact entre les
blastomères au fur et à mesure des clivages.
A partir du stade 8 cellules, des jonctions de divers types se forment entre les blastomères. On
trouve des jonctions communicantes ou gap-junctions (perméables aux molécules de faible
poids moléculaire : moins de 1000 daltons) qui permettent les échanges. Elles sont formées
par l’association de 6 molécules de connexine formant un connexon. Des jonctions adhérentes
favorisent l’association entre les cellules grâce à des interactions dépendantes du calcium et
faisant intervenir la E- cadhérine). Enfin, des jonctions serrées assurent l’étanchéité et les
desmosomes se mettront en place plus tardivement.
La compaction
Progressivement, les blastomères périphériques de la morula adhèrent les uns aux autres par
leur face latérale, leur forme arrondie s’estompe, les limites entre les blastomères deviennent
indistinctes et la morula prend un aspect compact. Les blastomères initialement indépendants
deviennent solidaires les uns des autres, c’est le stade de la compaction.
La compaction est initiée grâce à l’action de la E-cadhérine (ou uvomoruline). C’est une
molécule de la famille des cadhérines, permettant l’adhérence des cellules en présence de
calcium. Elle est présente à la surface des blastomères au cours des premières divisions. Au
cours de la compaction, elle se redistribue et se concentre au niveau de la membrane
basolatérale des blastomères périphériques dans les zones de contact cellulaire. C’est là que
s’établissent les premières jonctions adhérentes. Elle joue un rôle majeur d’initiation de la
compaction. En effet, des anticorps anticadhérine empêchent la compaction sans empêcher
l’apparition des jonctions communicantes et des phénomènes de polarisation contemporains
de la compaction.
Le maintien de la compaction semble assuré, quant à lui, par la connexine 43 : l’invalidation
du gène codant pour cette protéine, chez la souris, n’empêche pas le début de la compaction,
mais celle-ci ne peut pas se maintenir.
Spécialisation des blastomères
Lors du clivage d’un embryon de 8 cellules, certains blastomères (3 à 4) sont distribués au
hasard au centre de la morula et deviennent les blastomères internes, plus petits, en contact
avec les autres blastomères internes par toute leur surface tandis que les blastomères devenus
périphériques présentent toujours leur face libre à la zone pellucide.
La segmentation se poursuit dans la morula.
Les blastomères périphériques se polarisent :
o Polarisation de surface avec présence de microvillosités au pôle apical alors que les
parois basolatérales et les blastomères internes en sont dépourvus.
o Polarisation cytoplasmique avec un domaine cortical d’actine filamenteuse, des
vésicules d’endocytose médianes et un noyau basolatéral.
Devenir des blastomères
51
Les blastomères internes sont à l’origine de la masse cellulaire interne (MCI) qui donnera
naissance au fœtus et à une partie des annexes. Les blastomères périphériques sont à l’origine
du trophectoderme qui donne naissance au reste des annexes embryonnaires et en particulier
au placenta.
A partir de la ségrégation en 2 types cellulaires dans la morula, les blastomères perdent
définitivement leur totipotence et se spécialisent progressivement : les cellules externes ne
pourront plus donner naissance qu’au trophectoderme, propriété qui n’est plus possible pour
les cellules internes.
C’est la position des blastomères dans la morula qui conditionne leur devenir. Si un
blastomère marqué d’un embryon dont on a isolé les cellules est placé à l’extérieur d’un autre
embryon, il contribuera au trophectoderme. Si le même blastomère marqué est introduit au
centre de la morula hôte, il participera à la formation de la MCI
V. LE BLASTOCYSTE (J5-J6)
Le développement de l’embryon préimplantatoire atteint son apogée avec la formation du
blastocyste.
1) La cavitation
La morula, à partir de J4, commence à adsorber des liquides, d’abord dans des vacuoles
intracytoplasmiques puis il y a afflux liquidien à travers la zone pellucide vers les espaces
intercellulaires de la morula. Cet afflux de liquide est dû, en partie, à l’activité de la Na+/KATPase avec mouvement actif de sodium vers l’intérieur suivi par un afflux passif d’eau à
travers des aquaporines (protéines membranaires formant des canaux hydriques) par
mécanisme osmotique.
Du fait de la perméabilité sélective aux ions, et de l’existence des jonctions serrées assurant
l’étanchéité des blastomères périphériques, le liquide a tendance à s’accumuler au centre de la
morula. Sous l’influence de la pression hydrostatique de ces liquides, une cavité se crée dans
la morula qui prend dès lors le nom de blastocyste (ou blastula).
2) Le blastocyste
L’embryon a maintenant 32 cellules. Il se présente comme une sphère creuse avec une cavité
centrale remplie de liquide : le blastocœle. Le blastocyste comprend 2 types cellulaires
distincts : les cellules du trophectoderme (ou trophoblaste) formant un feston qui borde la
cavité blastocoelique et les cellules de la masse cellulaire interne (MCI), appelée « bouton
embryonnaire », puisqu’elle est à l’origine de l’embryon. La MCI est excentrée dans la cavité
blastocoelique, au contact de la paroi trophoblastique.
La différenciation complète du trophectoderme est sous la dépendance de l’E-cadhérine
zygotique. En effet, des embryons de souris, homozygotes pour une mutation nulle de la
protéine E-cadhérine, ne peuvent exprimer l’E-cadhérine tout en possédant, au début du
développement, un stock cytoplasmique d’E-cadhérine ovocytaire. Ces embryons peuvent
réaliser la compaction grâce à l’utilisation de la seule protéine maternelle, mais ne pourront
assurer la formation de l’épithélium trophoblastique car le stock d’E-cadhérine maternelle
sera devenu insuffisant et que la synthèse d’E-cadhérine embryonnaire n’est pas possible.
Le diamètre du jeune blastocyste est peu différent de celui de l’embryon précoce (150
microns environ, chez l’humain) malgré la poursuite des divisions cellulaires. Au 6e jour, le
blastocyste présente 100 à 200 cellules, dont un tiers constituent la MCI.
52
Ses besoins métaboliques changent. Le glucose, mal assimilé jusqu’à la transition maternozygotique, devient le métabolite clef. Les besoins en lipides, impliqués dans la constitution
des membranes, s’accroissent.
Les synthèses protéiques augmentent considérablement ; des facteurs de croissance
deviennent essentiels au développement et à la différenciation, comme l’insuline, l’epidermal
growth factor (EGF) et les transforming growth factors TGF et  . L’insuline n’agit que sur
les cellules de la MCI. Dans le diabète maternel mal équilibré, leur nombre est réduit.
VI) LA MIGRATION DE L’EMBRYON
L’embryon est resté 72 heures dans l’ampoule tubaire, à la jonction entre l’ampoule et
l’isthme. Cette relative occlusion fonctionnelle est due à la faible contractilité de la
musculeuse isthmique après l’ovulation, à l’œdème de la paroi de l’isthme et à la viscosité du
fluide tubaire dans cette région peu riche en cellules ciliées.
Trois jours après l’ovulation, la jonction ampullo-isthmique s’ouvre, des ondes de contraction
vers la jonction utérotubaire apparaissent et l’embryon reprend sa progression qui l’amène
rapidement, en 8 heures environ, dans la cavité utérine qu’il atteint entre 8 cellules et morula.
Le blastocyste est libre dans la cavité utérine.
L’éclosion
Description
Du fait de l’augmentation du fluide du blastocœle, le diamètre croît et la ZP s’amincit, c’est
l’expansion du blastocyste.
Une enzyme à activité protéasique est présente sur la membrane plasmique de certaines
cellules du trophectoderme : la strypsine. Elle permet l’érosion et la déhiscence de la ZP, en
synergie avec l’effet lytique des sécrétions utérines.
Quelques cellules font issue hors de la ZP qu’elles réintègrent lors de contractions du
blastocyste suivies de réexpansion.
Sous l’effet de tous ces mécanismes physiques et enzymatiques, le blastocyste finit par sortir
hors de la large brèche apparue dans la ZP : c’est l’éclosion qui a lieu à J6 - J7.
Les rôles de la zone pellucide
 Elle représente une barrière pour les spermatozoïdes d’une autre espèce.
 C’est à son niveau qu’à lieu, chez l’humain, le blocage de la polyspermie.
 Poreuse et traversée par les prolongements des cellules de la corona radiata, elle
permet aux sécrétions de la trompe d’atteindre l’embryon et de pourvoir à ses
besoins nutritionnels.
 Elle maintient la cohésion des blastomères pendant la segmentation.
 Elle empêche l’adhésion de l’embryon à l’épithélium tubaire.
A la fin de la première semaine de développement (J7), le blastocyste, éclos de sa zone
pellucide, est prêt à s’implanter.
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54
55
DEUXIEME SEMAINE DU DEVELOPPEMENT ET IMPLANTATION
Pr C. POIROT, Dr C. RAVEL, Dr J. MANDELBAUM
La deuxième semaine du développement (J7 à J14) correspond à la phase d’implantation du
blastocyste dans la muqueuse utérine (nidation) et aux modifications de la masse cellulaire interne
ou bouton embryonnaire qui aboutissent à la constitution d’un disque embryonnaire didermique.
I.
L’IMPLANTATION
L’implantation permet la poursuite de la gestation chez les mammifères car la nutrition de
l’œuf fécondé ne peut se poursuivre longtemps à partir des seules réserves cytoplasmiques et
des nutriments apportés par les sécrétions tubo-utérines.
L’embryon doit pouvoir recevoir des apports nutritionnels de l’organisme maternel. Chez
l’humain (et les rongeurs), l’implantation aboutit à une érosion de la paroi des vaisseaux
maternels et à un contact avec le sang maternel : c’est un placenta hémochorial.
A la différence de la plupart des mammifères, le blastocyste humain (de même que celui de
certains primates et du cobaye) pénétrera complètement à l’intérieur du stroma de la
muqueuse utérine ou chorion : c’est une implantation interstitielle ou nidation.
Le processus de l’implantation comprend 4 grandes étapes: l’orientation du blastocyste, son
apposition au contact de l’endomètre, suivie de l’adhésion ou attachement puis de l’invasion
ou pénétration aboutissant à l’enfouissement complet de l’œuf dans le chorion avec
reconstitution de l’épithélium de surface.
L’implantation est une étape clé de la reproduction dont le déficit explique certainement la
moitié des échecs de la procréation naturelle ou médicalement assistée (PMA). Elle nécessite
3 acteurs : le blastocyste, la muqueuse du corps de l’utérus (endomètre) et l’ovaire par ses
sécrétions stéroïdiennes (estradiol et progestérone), ainsi qu’une chronologie bien précise.
1) La fenêtre d’implantation
Alors que l’implantation peut se produire dans n’importe quel tissu du corps humain (voir
plus loin, grossesses ectopiques), l’embryon ne peut pas s’implanter dans l’endomètre,
excepté au cours d’une brève période appelée : « fenêtre d’implantation ».
o La fenêtre d’implantation survient pendant la phase lutéale du cycle menstruel. Elle
est limitée dans le temps à une durée de 3 à 4 jours, située entre les 20me et 23me jours
du cycle (J20 à J23) et correspond à une période de réceptivité de la muqueuse
utérine.
o Elle est hormonalement définie. L’endomètre préparé par les estrogènes de la phase
folliculaire (endomètre prolifératif) est transformé par la progestérone de la phase
lutéale en endomètre sécrétoire. Cette préparation hormonale est indispensable, mais
elle ne suffit pas.
o L’implantation nécessite également l’interaction étroite entre l’embryon et
l’endomètre maternel. Ce dialogue materno-fœtal est primordial. Il s’établit grâce à
différentes molécules, cytokines, facteurs de croissance, molécules d’adhésion, qui
permettent à chacun des deux protagonistes de participer activement à la réussite de
l’implantation en influant réciproquement l’un sur l’autre.
o La fenêtre d’implantation est précédée d’une phase neutre où l’endomètre n’est pas
réceptif et au cours de laquelle le blastocyste peut rester libre dans la cavité utérine.
56
Elle est suivie d’une phase réfractaire où l’implantation n’est plus possible et où le
milieu utérin devient toxique pour l’embryon.
o La synchronisation doit donc être parfaite entre le développement de l’embryon et la
maturation de l’endomètre.
o En termes moléculaires, la réceptivité de l’endomètre semble résulter à la fois de
l’acquisition de ligands ou de récepteurs facilitant l’apposition, l’adhésion puis
l’invasion, et de la perte de composants empêchant le contact entre embryon et
endomètre.
2) L’orientation
A J7, le blastocyste s’oriente de façon à présenter son pôle embryonnaire (celui où se trouve
le bouton embryonnaire) face à l’endomètre.
L’embryon émet des signaux précoces favorisant son implantation : facteur activateur des
plaquettes (PAF), libération d’histamine entraînant une vasodilatation, sécrétion d’hCG
(gonadotrophine chorionique humaine). L’hCG, avant son action lutéotrope de stimulation du
corps jaune, module localement (action paracrine) la production de cytokines, comme le LIF
(leukemia inhibiting factor) et stimule la production d’un facteur angiogène, le VEGF
(Vascular Endothelial Growth Factor). Ces résultats, obtenus in vitro dans un modèle de
culture de cellules épithéliales d’endomètres issus de femmes jeunes et fertiles, témoignent du
rôle crucial que l’embryon joue dans sa propre implantation.
L’hCG pourrait également augmenter l’expression de Cox 2 (cyclooxygénase) qui catalyse la
formation des prostaglandines (PE2) contribuant à la transformation des cellules du stroma
endométrial en cellules déciduales.
3) L’apposition
Description
Au début de la phase lutéale, sous l’action de la progestérone (P), les microvillosités apicales
des cellules épithéliales de l’endomètre deviennent plus courtes.
On voit apparaître des protrusions apicales bulbeuses, les pinopodes. Chez les rongeurs, ils
réabsorbent le fluide utérin. Chez la femme, ils ont une fonction de sécrétion (forte expression
de LIF) et seraient des marqueurs de la réceptivité endométriale. Leur présence est brève, 2 à
3 jours. In vitro, l’attachement des blastocystes humains se fera préférentiellement aux
cellules endométriales présentant des pinopodes.
Les cellules épithéliales utérines présentent une importante activité d’endocytose. Du fait de
l’intense réabsorption de fluide utérin, déjà peu abondant à ce stade (200 microlitres), la
cavité utérine devient virtuelle et le blastocyste est maintenant au contact de l’endomètre,
immobilisé sans adhérence vraie.
Le blastocyste est plaqué sur l’épithélium utérin et l’empreinte des cellules utérines est
apparente à la surface des cellules du trophectoderme polaire. On peut cependant encore le
déplacer.
Conditions de l’apposition
L’apposition et le reste des étapes de l’implantation ne sont possibles que si un contact direct
peut s’établir entre les cellules du trophectoderme polaire du blastocyste et les cellules
épithéliales de l’endomètre. Pour cela, il faut que l’éclosion ait eu lieu et qu’interviennent des
modifications de l’épithélium utérin.
57
Comme tous les épithéliums, celui de l’endomètre n’est pas adhésif car recouvert de
glycoprotéines formant un glycocalyx, essentiellement composé de la mucine 1 (MUC 1),
glycoprotéine transmembranaire. Au contact de l’embryon non encore apposé, MUC 1 est
clivée, ce qui va permettre l’adhésion comme l’ont montré des études sur l’implantation i
vitro chez l’humain.
Les modifications de MUC 1 démasquent en outre des ligands ou des récepteurs qui en
interagissant avec les ligands et récepteurs correspondants sur le blastocyste permettront
l’adhésion.
Chez l’homme, une L-sélectine du trophectoderme pourrait se lier à la mucine et faciliter
l’apposition.
4) L’adhésion
Description
L’apposition instable va être remplacée par une adhésion stable. Un contact étroit s’établit
entre les cellules trophectodermiques et utérines. Les microvillosités à leur surface
s’engrènent et des jonctions se forment. L’œuf ne peut plus être éliminé par simple lavage.
Le langage moléculaire de l’adhésion
L’adhésion fait intervenir des cytokines, des facteurs de croissance et des molécules
d’adhésion. Parmi les cytokines, 4 familles semblent impliquées : l’interleukine (IL1), le LIF,
le CSF (Colony Stimulating Factor) et les ligands du récepteur à l’EGF.
o Le LIF est sécrété par l’endomètre. C’est la première cytokine dont le rôle dans
l’implantation a été démontré, en tout cas, chez la souris. Les souris femelles LIF -/(génétiquement déficientes en LIF) ont des blastocystes normaux, capables de
s’implanter chez une receveuse mais pas chez elles. La perfusion utérine de LIF
restaure l’implantation.
Chez la femme, l’endomètre sécrète du LIF. Cette sécrétion est maximale pendant la
fenêtre d’implantation et le blastocyste exprime le LIF et son récepteur.
Chez les femmes ayant des échecs d’implantation après FIV, les concentrations en LIF
du fluide utérin sont réduites par rapport à celles qui sont observées chez les femmes
fertiles, suggérant un rôle du LIF dans l’implantation humaine.
o L’EGF-R et ses ligands
Au niveau de l’endomètre, les modifications de MUC1 démasquent d’autres
glycoprotéines comme Hb-EGF (heparin-binding EGF), capable de se lier au
récepteur de l’EGF (EGF-R). Or EGF-R est présent au niveau de la MCI et du
trophectoderme polaire de l’embryon humain.
Cette distribution asymétrique du récepteur de l’EGF pourrait expliquer que
l’implantation se fait à partir du trophectoderme polaire.
o Le système IL1
Les interleukines IL1  et  sont sécrétées par l ‘embryon humain tandis que le
récepteur (IL1-R de type 1) est exprimé par les cellules utérines avec un maximum en
phase lutéale.
La liaison ligand-récepteur déclenche la production d’intégrine v-3, impliquée dans
l’adhésion du blastocyste à l’endomètre, en tout cas in vitro chez l’humain.
58
A l’inverse, les souris invalidées pour le récepteur sont fertiles.
o CSF1
CSF1 est sécrété par les cellules de l’endomètre humain, cette sécrétion est augmentée
en phase lutéale et le récepteur spécifique est présent sur les cellules du
trophectoderme.
CSF1 joue un rôle dans la folliculogenèse et l’ovulation ainsi que dans la prolifération
du placenta.
Son absence chez la souris op / op (ostéopétrotiques par défaut de résorption osseuse)
entraîne des troubles de l’ovulation et une réduction de la fertilité.
Cependant, son rôle dans l’implantation humaine n’est pas prouvé.
Les facteurs moléculaires, potentiellement impliqués dans l’implantation sont donc
nombreux, les mécanismes de leur action sont complexes, souvent intriqués, d’une grande
variabilité entre les différentes espèces et redondants, un système pouvant en remplacer un
autre défaillant.
5) L’invasion
Le rôle du trophoblaste
Dès que le contact avec l’épithélium utérin est établi, l’œuf subit une croissance qui est
surtout due à la croissance du trophoblaste.
Le trophoblaste résulte de la différenciation du trophectoderme polaire en 2 couches
distinctes :
o la couche interne, qui garde la structure initiale et se divise activement, c’est le
cytotrophoblaste
o la couche externe, faite de cellules filles qui ont tendance à fusionner entre elles pour
former un syncytium (nappe cytoplasmique contenant de nombreux noyaux sans
limites cellulaires distinctes), c’est le syncytiotrophoblaste. C’est lui qui est au contact
de l’endomètre et qui pénètre donc le premier. C’est lui qui initie l’invasion. Il entoure
complètement l’œuf à J9.
Le franchissement de l’épithélium utérin
Les cellules trophoblastiques émettent des prolongements, les invadopodes, qui
progressent entre les cellules épithéliales de l’endomètre dont ils induisent l’apoptose
et atteignent la membrane basale. Une fois la membrane basale traversée, le
trophoblaste pénètre dans le chorion endométrial sous-jacent.
La progression dans le chorion endométrial
o A la fin de J9, le blastocyste est complètement inséré dans le chorion endométrial.
La brèche épithéliale est obturée par un bouchon de fibrine ou coagulum.
o Le contact du blastocyste avec l’endomètre entraîne une réaction du stroma
endométrial : la réaction déciduale. Elle est caractérisée par une prolifération
accrue des glandes endométriales, une augmentation de la perméabilité vasculaire
responsable d’un œdème, une néoangiogenèse assurant le développement des
artérioles spiralées et une modification des fibroblastes qui se chargent de
glycogène et de lipides, deviennent volumineux et prennent le nom de cellules
déciduales.
59
o La réaction déciduale se propage à partir de la zone d’attachement et s’étend en
une semaine à toute la muqueuse utérine. Elle s’accompagne d’une sécrétion
intense de composants de la matrice extracellulaire et de protéines dont l’IGFBP1
(Insulin-like Growth Factor Binding Protein1) et la glycodéline. La glycodéline ou
placental protein 14 (PP14) jouerait un rôle dans la tolérance immunitaire à
l’implantation de l’embryon qui réalise une greffe semi-allogénique. En effet, bien
que la moitié du patrimoine génétique de l’embryon vienne du père, il n’est pas
reconnu comme étranger et il n’est pas rejeté par l’organisme maternel.
La pénétration des vaisseaux
Le trophoblaste s’organise en villosités et l’on assiste à une prolifération de cellules,
cette fois, extra-villositaires qui vont envahir l’endomètre et le tiers interne du
myomètre, éroder les vaisseaux sanguins et coloniser les artères spiralées utérines pour
prendre la place des cellules endothéliales.
Le langage moléculaire de l’invasion
Les cellules trophoblastiques se lient aux constituants de la membrane basale et de la
matrice extracellulaire par des récepteurs spécifiques, les intégrines, présents à la surface
des cellules de l’embryon et ancrant les invadopodes dans la laminine de la membrane
basale. Les cellules trophoblastiques sécrètent en retour des enzymes protéolytiques, en
particulier des métalloprotéinases matricielles (MPP) et des activateurs du plasminogène.
Ces enzymes digèrent le collagène de la membrane basale et pénètrent dans le chorion.
Des mécanismes similaires permettent la progression du blastocyste dans le stroma
utérin, grâce à un ancrage sur les protéines de la matrice extracellulaire (fibronectine) par
des intégrines spécifiques suivi de la dégradation enzymatique du collagène par d’autres
métalloprotéinases.
Cette invasion est analogue à celle du processus tumoral, à la différence qu’elle est
finement autorégulée par la sécrétion d’antagonistes des MPP par les cellules du
trophoblaste et du stroma endométrial. D’ailleurs, le rôle régulateur du stroma endométrial
est mis indirectement en évidence par le fait que le trophoblaste est toujours plus invasif
dans les localisations ectopiques (en dehors de la cavité utérine).
La sécrétion d’hCG
Au cours de son développement, le blastocyste préimplantatoire produit différents facteurs
pour signaler sa présence à l’organisme maternel. La gonadotrophine chorionique
humaine (hCG) est une des molécules les plus précocement produites (voir orientation).
Hormone glycoprotéique, elle est composée d’une sous-unité  commune à la FSH, la LH
et la TSH et d’une sous-unité  spécifique de l’hCG. Son dosage dans les urines ou le
sang signe l’implantation d’un embryon. Synthétisée d’abord par le trophectoderme puis
par le syncytiotrophoblaste, elle est sécrétée directement dans le sang maternel en fin de
phase lutéale (dès 10 jours après l’ovulation) et sa production augmente rapidement.
Agissant comme un équivalent de la LH, elle permet la survie du corps jaune cyclique et
sa transformation en corps jaune gravidique sécrétant la progestérone qui assure le
maintien de la gestation. Au-delà de huit semaines, le placenta prend le relais et
l’ovariectomie devient possible sans entraîner l’interruption de la grossesse.
6) Les anomalies de l’implantation
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Implantations ectopiques extra-utérines :
Les grossesses extra-utérines (GEU) représentent 2% des grossesses chez la femme. Leur
localisation est essentiellement tubaire (95 % des cas) et majoritairement ampullaire (55 %
des cas). Plus rarement elles siègent au niveau du pavillon, de l’isthme ou de la région
interstitielle de la trompe. Exceptionnellement, il s’agira d’une grossesse ovarienne ou
abdominale. Dans tous les cas, l’œuf se développe et envahit les tissus voisins entraînant un
retard de règles associé à des douleurs, parfois des saignements (métrorragies) et un risque
d’hémorragie interne qui fait la gravité de ces GEU.
Le diagnostic repose sur la confirmation de la grossesse (dosage de béta-hCG plasmatique) et
l’absence de détection échographique d’un sac ovulaire dans la cavité utérine. Cette vacuité
de l’utérus s’accompagne de la présence d’une masse dans la trompe ou une autre localisation
et d’un épanchement de sang dans le cul -de -sac de Douglas (hémopéritoine) lorsque la
grossesse est rompue.
Le traitement doit être le plus précoce possible pour pouvoir être conservateur, soit médical
(méthotrexate) soit chirurgical (salpingotomie). Sinon, l’ablation de la trompe s’impose
(salpingectomie).
Implantation ectopique intra-utérine
Le plus souvent, l’implantation a lieu à la partie haute de la face postérieure de l’utérus.
Lorsqu’elle se fait près de l’orifice interne du col, elle aboutira au développement d’un
placenta praevia, responsable d’hémorragies pendant la grossesse et représentant un obstacle
durant l’accouchement qui rend le recours à la césarienne indispensable.
Les anomalies de l’invasion
o L’invasion trophoblastique des artères spiralées de l’utérus peut être incomplète. Leurs
propriétés élastiques ne seront pas modifiées de façon à permettre l’adaptation du système
vasculaire maternel aux besoins accrus par le développement de la grossesse. Il en résulte
un risque d’hypertension chez la mère et de retard de croissance du fœtus in utero.
o Une invasion excessive peut conduire au placenta accreta L’invasion est trop profonde
dans le myomètre avec risque d’hémorragies de la délivrance.
7) Méthodes contraceptives empêchant l’implantation
La pilule du lendemain, actuellement constituée de progestatifs seuls, à forte dose, modifie
l’endomètre qui devient inapte à la nidation.
Le stérilet, dispositif intra-utérin agit par effet mécanique et par une réaction locale
inflammatoire pour empêcher l’implantation.
La mifepristone (RU 486), molécule anti-progestérone, associée à des prostaglandines agit,
elle, après l’implantation et réalise une IVG (interruption volontaire de grossesse) chimique
avec 95 % de succès à condition qu’elle soit utilisée avant 49 jours d’aménorrhée.
II.
LA FORMATION DE L’EMBRYON DIDERMIQUE
Les modifications de la masse cellulaire interne au cours de la deuxième semaine du
développement vont aboutir à la constitution du disque embryonnaire didermique. Ces
modifications se produisent en même temps que la différenciation du trophectoderme en cyto
61
et syncytiotrophoblaste, ce qui transforme l’architecture du blastocyste en une structure plus
complexe ; elles sont également concomitantes de l’implantation de l’œuf dans la muqueuse
utérine.
Bien que la description de ces modifications suive un ordre chronologique, il n’est
qu’indicatif car il ne faut pas oublier que le rythme de développement des embryons humains
n’est pas immuable et qu’il peut exister des variations individuelles...
1) Eclosion et début de l’implantation (J7)
Le blastocyste nouvellement éclos arrive au contact de l’endomètre et adhère par son
trophectoderme polaire sur lequel repose le bouton embryonnaire. Le trophectodeme mural
borde le blastocœle.
2) Différenciation de la MCI et de la cavité amniotique (J8)
Les cellules du bouton embryonnaire se différencient en 2 couches cellulaires distinctes : une
couche constituée de petites cellules cubiques se met d’abord en place, c’est l’endoderme
primitif ou hypoblaste, feuillet ventral qui est alors le plafond du blastocoele et une couche
faite de hautes cellules cylindriques qui prend le nom d’épiblaste et formera la totalité de
l’embryon. L’ensemble de ces deux feuillets, bientôt séparés par une membrane basale prend
le nom de disque embryonnaire didermique.
L’apoptose des cellules épiblastiques, sauf celles qui sont situées au contact de la lame basale
(qui pourrait générer un signal de survie), contribue à former une cavité, la cavité amniotique.
Celle-ci est délimitée par les amnioblastes qui en constituent le plafond et l’isolent du
cytotrophoblaste, tandis que l’épiblaste en forme le plancher. Bientôt remplie de liquide, la
cavité amniotique, plus petite que le blastocoele au début, va croître jusqu’à entourer
complètement l’embryon (huitième semaine) et représente la future « poche des eaux ».
3) Vésicule vitelline primaire, mésoderme extra-embryonnaire (J 9-12)
A J9, l’œuf est complètement implanté dans l’endomètre. Des lacunes apparaissent dans le
syncytiotrophoblaste qui entoure complètement l’œuf.
L’hypoblaste (endoderme primitif) prolifère et les cellules situées à sa périphérie, migrent
pour recouvrir le cytotrophoblaste formant l’endoderme pariétal tandis que les cellules restées
au contact de l’épiblaste constituent l’endoderme viscéral.
L’ancien blastocoele, maintenant tapissé d’endoderme extra-embryonnaire constitué d’une
couche de cellules aplaties (la membrane de Heuser), devient la vésicule vitelline primaire.
Entre le cytotrophoblaste et la paroi de la vésicule vitelline primaire est sécrétée une couche
épaisse de matériel acellulaire, le réticulum qui les sépare l’un de l’autre.
Des cellules de l’épiblaste viennent coloniser le réticulum formant le mésoderme extraembryonnaire (MEE).
4) Développement du MEE et de la cavité coelomique (J12-13)
Le mésoderme extra-embryonnaire forme en se développant 2 feuillets, tapissant l’un la face
externe de la vésicule vitelline, l’autre la face interne du cytotrophoblaste, emprisonnant ainsi
le réticulum, qui se désagrège en laissant place à une cavité liquidienne : le coelome extraembryonnaire.
Des cellules de l’endoderme viscéral recommencent à proliférer et migrer et tapissent la face
interne du mésoderme extra-embryonnaire. La vésicule vitelline primaire se trouve ainsi
refoulée à la périphérie, vers le pôle anti-embryonnaire. Elle se détache de l’embryon et se
62
désagrège en vésicules exocoelomiques. L’espace qui correspondait au blastocoele, puis à la
vésicule vitelline primaire devient la vésicule vitelline secondaire ou définitive, encore
appelée lécithocèle.
L’individualisation de ces cavités provoque la condensation du mésoderme extraembryonnaire en 2 feuillets, viscéral et pariétal.
o Le feuillet pariétal tapisse la face interne du cytotrophoblaste et forme avec le
trophoblaste, le chorion.
o Le feuillet viscéral entoure les cavités embryonnaires. Autour de la cavité
amniotique, le MEE porte le nom de somatopleure extra- embryonnaire et autour
de la vésicule vitelline, celui de splanchnopleure extra-embryonnaire.
Entre le cytotrophoblaste et la cavité amniotique, la condensation du mésoderme extraembryonnaire constitue le pédicule embryonnaire
Le système de circulation utéro-placentaire commence à se développer au cours de la
deuxième semaine avec l’envahissement des lacunes du syncytiotrophoblaste par le sang
maternel après l’érosion des capillaires sinusoïdes maternels. Après la confluence des lacunes
se forme une chambre intervilleuse bordée de syncytiotrophoblaste.
L’endomètre à J13 est complètement réparé. La chute du coagulum (bouchon de fibrine) peut
entraîner un saignement, en raison de l’afflux de sang dans les espaces lacunaires. Survenant
au 28e jour du cycle, il peut être interprété comme des règles et peut laisser ignorer le début de
la grossesse.
5) Quatorzième jour (J14)
A la fin de la deuxième semaine du développement, l’organisation du blastocyste s’est
considérablement modifiée. Le disque embryonnaire didermique, avec amnios dorsal et
vésicule vitelline secondaire ventrale, est suspendu dans le coelome extra-embryonnaire par le
pédicule embryonnaire, futur cordon ombilical, constitué de mésoderme extra-embryonnaire.
La deuxième semaine du développement s’est achevée. Elle a vu survenir de nombreux
événements par paire, d’où le moyen mnémotechnique commode de « la règle des deux »,
même si, comme toute règle, elle présente des exceptions. Ainsi, la masse cellulaire interne
s’est différenciée en 2 feuillets, l’épiblaste et l’hypoblaste constituant le disque embryonnaire
didermique. Le trophoblaste s’est différencié en 2 couches, le cytotrophoblaste et le
syncytiotrophoblaste. Le blastocoele a été remanié 2 fois, aboutissant à la création de la
vésicule vitelline primaire puis secondaire ou lécithocèle. Deux nouvelles cavités se sont
constituées: l’amnios et le coelome extra-embryonnaire et le mésoderme extra-embryonnaire
s’est partagé en 2 couches au contact des cavités bordant le disque embryonnaire, la
somatopleure et la splanchnopleure.
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