Les spermatozoïdes ne nagent rien comme nous le pensions, selon une nouvelle étude

Sous un microscope, les spermatozoïdes humains semblent nager comme des anguilles qui se tortillent, des queues tournoyant d'avant en arrière alors qu'ils cherchent un ovule pour féconder. 

Mais maintenant, la nouvelle microscopie 3D et la vidéo à haute vitesse révèlent que les spermatozoïdes ne nagent pas du tout dans ce mouvement simple et symétrique. Au lieu de cela, ils se déplacent avec une rotation qui compense le fait que leur queue ne bat en fait que d'un côté.. 

"C'est presque comme si vous étiez un nageur, mais vous ne pouviez bouger votre jambe que d'un côté", a déclaré l'auteur de l'étude Hermes Gadêlha, mathématicien à l'Université de Bristol au Royaume-Uni. "Si vous faisiez cela dans une piscine et vous seulement d'un côté, vous nageriez toujours en rond.… La nature dans sa sagesse a proposé une manière très complexe et ingénieuse d'avancer. " 

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Des nageurs étranges

La première personne à observer de près le sperme humain fut Antonie van Leeuwenhoek, un scientifique néerlandais connu comme le père de la microbiologie. En 1677, van Leeuwenhoek a tourné son microscope nouvellement développé vers son propre sperme, voyant pour la première fois que le liquide était rempli de minuscules cellules tremblantes.. 

Sous un microscope 2D, il était clair que les spermatozoïdes étaient propulsés par des queues, qui semblaient se tortiller d'un côté à l'autre lorsque la tête du sperme tournait. Pendant les 343 années suivantes, c'était la compréhension de la façon dont le sperme humain se déplaçait. 

«[M] tous les scientifiques ont émis l'hypothèse qu'il y aurait probablement un élément 3D très important dans le mouvement de la queue du sperme, mais à ce jour, nous n'avons pas eu la technologie pour effectuer de telles mesures de manière fiable», a déclaré Allan Pacey, professeur d'andrologie. à l'Université de Sheffield en Angleterre, qui n'a pas participé à la recherche. 

La nouvelle recherche est donc un "pas en avant significatif", a écrit Pacey dans un e-mail à . 

Gadêlha et ses collègues de l'Universidad Nacional Autónoma de México ont commencé la recherche sur "l'exploration du ciel bleu", a déclaré Gadêlha. En utilisant des techniques de microscopie qui permettent une imagerie en trois dimensions et une caméra haute vitesse capable de capturer 55000 images par seconde, ils ont enregistré du sperme humain nageant sur une lame de microscope.. 

"Ce que nous avons trouvé était quelque chose de tout à fait surprenant, car il a complètement rompu avec notre système de croyance", a déclaré Gadêlha . 

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Les queues des spermatozoïdes ne se tortillaient pas, en forme de fouet, côte à côte. Au lieu de cela, ils ne pouvaient battre que dans une direction. Afin de tordre le mouvement vers l'avant de ce mouvement asymétrique de la queue, la tête du spermatozoïde tournait avec un mouvement instable en même temps que la queue tournait.La rotation de la tête et la queue sont en fait deux mouvements séparés contrôlés par deux mécanismes cellulaires différents, a déclaré Gadêlha. . Mais quand ils se combinent, le résultat est quelque chose comme une loutre tournante ou un foret rotatif. Au cours d'une rotation à 360 degrés, le mouvement de la queue d'un côté s'équilibre, s'ajoutant à la propulsion vers l'avant.

"Le sperme ne nage même pas, le sperme pénètre dans le liquide", a déclaré Gadêlha. 

Les chercheurs ont publié leurs résultats aujourd'hui (31 juillet) dans la revue Science Advances.

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Asymétrie et fertilité

En termes techniques, la façon dont le sperme se déplace s'appelle la précession, ce qui signifie qu'il tourne autour d'un axe, mais que cet axe de rotation change. Les planètes font cela lors de leurs voyages en rotation autour du soleil, mais un exemple plus familier pourrait être une toupie, qui oscille et danse sur le sol lorsqu'elle tourne sur sa pointe.. 

"Il est important de noter que lors de leur voyage vers l'ovule, les spermatozoïdes nageront dans un environnement beaucoup plus complexe que la goutte de liquide dans laquelle ils ont été observés pour cette étude", a déclaré Pacey. "Dans le corps de la femme, elles devront nager dans des canaux étroits de liquide très collant dans le col de l'utérus, des parois de cellules ondulantes dans les trompes de Fallope, ainsi que faire face aux contractions musculaires et au fluide poussé (par les sommets flottants de cellules appelées cils) dans la direction opposée à l'endroit où ils veulent aller. Cependant, s'ils sont effectivement capables de percer leur chemin, je peux maintenant voir avec beaucoup plus de clarté comment les spermatozoïdes pourraient faire face à ce cours d'assaut pour atteindre l'ovule et pouvoir y pénétrer ", a déclaré Pacey

La motilité des spermatozoïdes, ou leur capacité à bouger, est l'un des indicateurs clés de la fertilité que les médecins examinent lorsqu'ils évaluent la fertilité masculine, a déclaré Gadêlha. Le roulement de la tête du sperme n'est actuellement pris en compte dans aucune de ces mesures, mais il est possible qu'une étude plus approfondie révèle certains défauts qui perturbent cette rotation et bloquent ainsi le mouvement du sperme.. 

Les cliniques de fertilité utilisent la microscopie 2D, et des travaux supplémentaires sont nécessaires pour savoir si la microscopie 3D pourrait profiter à leur analyse, a déclaré Pacey. 

«Certes, toute approche 3D devrait être rapide, bon marché et automatisée pour avoir une valeur clinique», a-t-il déclaré. "Mais quoi qu'il en soit, ce document est certainement un pas dans la bonne direction."

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