Physiologie tubaire

Interaction sperme,

épithelium tubaire

Master 2 Pro Biologie de la Reproduction

08.12.15

Catherine Patrat

Hunter and Hall, 1974

Hunter et al., 1988

SYNERGIE ENTRE LES DIFFERENTES

REGIONS DU TRACTUS FEMININ

1

2

3

4

Endocol

Corps utérin

Jonction

Utéro-tubaire

Isthme

Ampoule

% porc

CONDITIONS NECESSAIRES POUR

QUE LA FECONDATION SURVIENNE

Spermatozoïdes fécondants

Interaction avec l’épithelium tubaire

Spermatozoïdes fécondants

Synchronisation avec ovulation

Assurer

-Transport

- stockage

- capacitation des spz

Contractions

Cel. m. lisses

Thermotactisme

34.7°C 36.3°C

Chémotactisme

D’après Eisenbach et Giojalas, 2006

Modifications

composition

fluide tubaire

PLAN

• Description de la trompe

• Réservoir spermatique

• Interaction trompe – spermatozoïdes:

quels mécanismes?

– Chémotactisme

– Thermotactisme

– Fluide tubaire

1- DESCRIPTION

DE LA TROMPE

-500 MA

Poissons

-360 MA

-Amphibiens

Quand est apparu l’oviducte / trompe?

-200 MA

Mammifères

-150 MA

Oiseaux

Expulsion des

ovocytes par

millier en dehors

de l’oviducte:

fécondation

externe

Fécondation

interne +

développement

embryonnaire

précoce

Stockage de spz,

fécondation et

formation des

réserves

Trompe de Fallope (femme)

L’oviducte / trompe est un tuyau

Lyons et al., 2006

- Taille variable

- Trois parties

- infundibulum ou pavillon

- ampoule

- isthme

- Trois tissus

- séreuse (mésosalpinx)

- musculeuse (myosalpinx)

- muqueuse (endosalpinx)

De morphologie variable

X 40

X 56

X 22

Ampoule

Jonction

Ampoule

isthme

Isthme+++

Jonction utéro-tubaire

Liquide tubaire

Yanis et al., 2010 MET

2- RESERVOIR

SPERMATIQUE

Harper, 1973

Suarez et al., 2008

1- Localisation

Jonction utéro-tubaire Isthme

Réservoir

spermatique

Localisation variable selon les espèces mais le plus souvent au niveau de

l’isthme

A transilluminated mouse oviduct.

Chang H , Suarez S S Biol Reprod 2010;83:507-513

Holt et al., 2011

2- Relation phylogénique

et durée du réservoir spermatique

• Empêcher polyspermie

• Maintenir la fertilité des spz entre le rapport sexuel et l’ovulation: régulation – de la capacitation,

– de l’hyperactivation

– et du pouvoir fécondant des spz

• Interaction spz – épithélium tubaire: Modifications quantitative et qualitative des protéines synthétisées par l’épithélium tubaire (Ellington et al., 1993)

3- Rôle

3- Rôle

maintien de la fertilité des spermatozoïdes

Wilcox et al., 1995

221 femmes fertiles en âge de procréer

625 cycles menstruels

Réservoir spermatique % humain

Pacey et al., 2005

+ controversé

4- Molécules impliquées dans la liaison des

spermatozoïdes avec l’épithelium tubaire

Spermatozoïdes

ADAM

Différents types d’Adam ont été décrits

Gène délété Localisation

Migration dans

l’oviducte et

liaison à la ZP

Clgn

testiculaire

-Hétérodimérisation

ADAM1a/ADAM2

-Maturation d’Adam 3

Adam1a -Maturation d’Adam 3

Adam 2

Membrane

spermatique

-Maturation d’Adam 3

Adam 3 Absence

Ace Distribution d’Adam 3

Calr3 -Maturation d’Adam 3

Seule Adam 3 est nécessaire à la migration dans les voies génitales féminines.

Mais son adressage à la membrane, son clivage ou son repliement correct

dépendent d’autres protéines.

Ignotz et al., 2007

WB – épithélium tubaire

Identification de 4

membres

de la famille des

annexines à l’apex

des cellules ép. de

l’oviducte ( % bovin) qui

contiennent du fucose

>immunoprécipitation des ANXAs

+ lectin LTL biotinylée

TROMPES

4- Molécules impliquées dans la liaison des spermatozoïdes avec l’épithelium tubaire

Ignotz et al., 2007

ISTHME % bovin

ANXA1 ANXA2

ANXA4 ANXA5

TROMPES

5- Cette liaison concerne spz non capacités+++

Dobrinski et al., 1997

Lefebvre et al., 1996

Capacités

Non capacités

Contrôle

Oviducte

- capacitation

- viabilité

Dobrinski et al., 1997

Dobrinski et al., 1997

Contrôle

Oviducte

[Ca2+]i bas

Temps (h)

5- Cette liaison concerne spz non capacités+++

Gualtieri et al., 2005

A23

187

10µ

M

6- Puis, perte de liaison à l’épithelium

Modifications

intra spermatiques

- Modifications du

profil de protéines

TYR-phosphorylées

- [Ca2+]i

Profil d’immunolocalisation des prot. TYR phosphorylées

Pattern E (temps tardif de capacitation)

6- Puis, perte de liaison à l’épithelium

Hyperactivation

Cont. Spz détachés

Capacitation

Deux hypothèses:

- facteur épithélial

- facteur spermatique

Gualtieri et al., 2009

3- Interaction trompe –

spermatozoïdes: quels

mécanismes?

(période péri-ovulatoire)

1- CHEMOTACTISME 1- Définition:

- modification du mouvement des spermatozoïdes vers gradient de chémo

attractant(s)

- Transitoire (1 à 4h % homme), unique, % spz capacités

Deux types de réponse spermatique

aux chémo-attractants

2- Origine des facteurs chémotactiques

Guidobaldi et al., 2009

1- CHEMOTACTISME

Sun et al., 2005

Effet chémoattractant de l’ovocyte

(% humain) % lapin

3- L’exemple de la progestérone

1- Facteur chémo attractant 2- Facteur sensibilisateur à l’action

de la ZP

Guidobaldi et al., 2009

Fluorescence (U.A.)

3 min. après

addition

de P4

Avant

addition

de P4

du nb de spz hyperpolarisés

Patrat et al., 2002

1- CHEMOTACTISME

4- Nature des chémoattractants

D’après Eisenbach et Giojalas, 2006

Bahat et al., 2003

% humain

2- THERMOTACTISME

% lapin:

Bahat et al., 2008

Non

capacités Capacités

37°C – 37°C 39°C – 39°C 37°C – 39°C

1- Définition: Mouvement dirigé des spermatozoïdes le long d’un gradient de

température

Concerne les spz capacités et non capacités

Bahat et al., 2012

2- THERMOTACTISME

Dû à la baisse de la température à la jonction utéro-

isthmique en période ovulatoire

Bahat et al., 2005

2- Cause:

DT de 2°C environ entre isthme et ampoule au moment de

l’ovulation % lapin (Bahat et al., 2005)

3- Modifications du liquide tubaire 1- Formation du fluide tubaire

Leese et al., 2001

Lumière

Epithélium tubaire:

-Cellules ciliées

-Cellules sécrétrices non ciliées

Composition:

- Circulation sanguine: diffusion passive + transport actif

- synthèse spécifique de novo à partir de l’épithelium

- ovulation: liquide folliculaire

Diffusion à p. du

plasma

et synthèse de

novo (lactate,

pyruvate)

Gardner et al., 1996

Leese et al., 2008

constant

3.15 constant

PF 4.87

Ov. 10.5 PF 3.11

Ov. 0.5

PL 2.32

3- Modifications du liquide tubaire 2- Métabolites énergétiques

Variations en fonction du site et du cycle menstruel

* Variation en fonction du cycle menstruel

3- Modifications du liquide tubaire 3- Effets des métabolites énergétiques sur les

fonctions spermatiques

Mobilité progressive Hyperactivité

Glu 5mM

Pyr 5 mM

Hereng et al., 2011

Réaction acrosomique

Williams and Ford, 2011

Mahadevan et al., 1997

(6mM)

3- Modifications du liquide tubaire 4- Effets du glucose sur la fécondation

Chez l’humain

Barak et al., 1998

Glucose 0 2.8 5.5 8.0

Phosphate 0 0.37 1 1

+ -

1-

2-

Ben Yosef et al., 2004

Maintien du pH (K+, HCO3-)

Battements ciliaires (Ca2+)

3- Modifications du liquide tubaire 5- Electrolytes

25 AA libres au total

Les plus concentrés: Glycine, leucine, alanine: métabolisme énergétique

embryonnaire

Taurine, hypotaurine: - capacitation, survie des spz

- fécondation

- développement embryonnaire

Methionine: méthylation ADN embryonnaire

3- Modifications du liquide tubaire 6- Acides aminés et autres

Acides aminés

Xella et al., 2009

+ vitamines,

nucleotides

25 AA libres au total

Les plus concentrés: Glycine, leucine, alanine: métabolisme énergétique

embryonnaire

Taurine, hypotaurine: - capacitation, survie des spz

- fécondation

- développement embryonnaire

Methionine: méthylation ADN embryonnaire

Tout le reste

IgG + albumine: 95% des protéines du fluide tubaire

Facteurs de croissance, interleukines, hormones, cholestérol, …

Saint-Dizier, journée SFEF 2011

3- Modifications du liquide tubaire 6- Acides aminés et autres

Acides aminés

3- Modifications du liquide tubaire 6- Acides aminés et autres

ex.: IGF1

Mehta et al., 2013

Exclusion:

42 ans

PCO

Endométriose

ICSI

4- Distinction des spermatozoïdes X et Y?

% truie

Alminana et al., BMC Genomics, 2014

Réponse transcriptomique différente de l’oviducte

(micro arrays)

Régulation différentielle de 501 transcrits

(271 ↘ et 201 ↗ quand Y) Gènes du système immunitaire (ex.: IFN 7

et CCL8)

Hypothèse: système immunitaire agirait

comme un senseur pour sélectionner les

spz allant sur le site de la fécondation

CONCLUSION

• Capacitation in vivo: processus régulé par

l’environnement féminin

• Coordination nécessaire entre tractus

génital féminin et spermatozoïdes

• Contrôles réciproques

• Implications de divers facteurs