Fécondation et reconnaissance des gamètes

La fécondation est le processus par lequel un spermatozoïde et un ovule se reconnaissent, se lient et fusionnent pour former un zygote, rétablissant le nombre diploïde de chromosomes et activant le développement. La reconnaissance des gamètes est l'interaction moléculaire qui assure qu'un spermatozoïde de la bonne espèce se lie à l'enveloppe de l'ovule et qu'un seul spermatozoïde fusionne avec la membrane de l'ovule.

Definition

La fécondation est l'union d'un spermatozoïde haploïde et d'un ovule haploïde, médiatisée par des événements de reconnaissance séquentiels au niveau de la zone pellucide et de la membrane plasmique de l'ovule, qui produit un zygote diploïde et déclenche l'activation de l'ovule et le blocage de la polyspermie.

Scope

Ce sujet aborde la capacitation des spermatozoïdes et la réaction acrosomique, la liaison à et la pénétration de la zone pellucide, la paire de récepteurs de fusion IZUMO1-JUNO sur les membranes du spermatozoïde et de l'ovule, l'activation de l'ovule, et les mécanismes qui empêchent la fécondation par plus d'un spermatozoïde. Il traite la fécondation comme un processus physiologique et moléculaire ; il ne s'agit pas de conseils cliniques sur la conception ou la reproduction assistée.

Core questions

• Comment un spermatozoïde reconnaît-il et se lie-t-il à la zone pellucide de l'ovule ?
• Quelles molécules médient la fusion des membranes du spermatozoïde et de l'ovule ?
• Comment l'ovule s'assure-t-il qu'un seul spermatozoïde le féconde ?
• Quels changements dans l'ovule constituent l'activation après la fusion ?

Key concepts

• Capacitation des spermatozoïdes
• Réaction acrosomique
• Glycoprotéines de la zone pellucide (ZP1-ZP4)
• Récepteurs de fusion IZUMO1 et JUNO
• Activation de l'ovule et oscillations calciques
• Blocage de la polyspermie
• Réaction corticale et durcissement de la zone

Mechanisms

Les spermatozoïdes éjaculés acquièrent leur capacité de fécondation par la capacitation dans le tractus génital féminin, puis se lient à la zone pellucide de l'ovule, une enveloppe glycoprotéique dont les constituants (y compris ZP3) ont été identifiés comme ayant une activité de récepteur de spermatozoïdes. La liaison favorise la réaction acrosomique, libérant des enzymes qui aident le spermatozoïde à pénétrer la zone. À la surface de l'ovule, la protéine membranaire du spermatozoïde IZUMO1 se lie à son récepteur ovocytaire JUNO, une interaction nécessaire à la fusion des membranes plasmiques du spermatozoïde et de l'ovule. La fusion déclenche l'activation de l'ovule, y compris les oscillations calciques intracellulaires et la réaction corticale, qui modifie la zone pellucide et établit un blocage de la polyspermie afin qu'un seul spermatozoïde contribue son génome.

Clinical relevance

La compréhension de la reconnaissance des gamètes est à la base de la science de l'infertilité et des technologies de reproduction assistée telles que la fécondation in vitro et l'injection intracytoplasmique de spermatozoïdes, et explique pourquoi des défauts dans la liaison à la zone ou les molécules de fusion peuvent altérer la fécondation. Cette entrée décrit la physiologie sous-jacente comme matériel de référence et ne fournit pas de conseils ou de traitements individualisés en matière de fertilité.

Evidence & guidelines

Une grande partie des détails moléculaires provient de la génétique et de la biochimie de la souris : l'identification de glycoprotéines de la zone ayant une activité de récepteur de spermatozoïdes, la démonstration que IZUMO1 est essentiel pour que les spermatozoïdes fusionnent avec les ovules, et la découverte de JUNO comme son partenaire côté ovule. Étant donné que les expériences clés sont réalisées sur la souris, la littérature scientifique indique que la voie humaine est largement conservée mais non identique.

History

Les travaux du XXe siècle ont établi la zone pellucide comme le site de la liaison des spermatozoïdes spécifique à l'espèce, Bleil et Wassarman ayant identifié un récepteur glycoprotéique pour les spermatozoïdes en 1980. La base moléculaire de la fusion membranaire a été clarifiée lorsque Inoue et ses collègues ont montré en 2005 que la protéine spermatique Izumo est nécessaire à la fusion, et lorsque Bianchi et ses collègues ont identifié JUNO comme son récepteur ovocytaire en 2014, complétant ainsi une paire de reconnaissance longtemps recherchée.

Key figures

• Paul M. Wassarman
• Masaru Okabe
• Naokazu Inoue
• Gavin J. Wright
• Jeffrey D. Bleil

Seminal works

• bleil-wassarman-1980
• inoue-2005
• bianchi-2014

Frequently asked questions

Qu'est-ce qui empêche plus d'un spermatozoïde de féconder un ovule ?

La fusion du premier spermatozoïde déclenche la réaction corticale et des modifications de la zone pellucide qui, ensemble, forment un blocage de la polyspermie, empêchant les spermatozoïdes supplémentaires de se lier ou de fusionner.

Que sont IZUMO1 et JUNO ?

IZUMO1 est une protéine à la surface du spermatozoïde et JUNO est son récepteur à la surface de l'ovule ; leur liaison est nécessaire à la fusion des membranes du spermatozoïde et de l'ovule pendant la fécondation.