De nouvelles recherches remettent en cause plus de trois siècles de théories sur le mouvement des spermatozoïdes. Les spermatozoïdes humains semblent nager comme des anguilles ondulantes sous un microscope, leurs flagelles se balançant d’avant en arrière alors qu’ils recherchent un ovule à féconder. Mais savez‑vous comment les spermatozoïdes se déplacent ?

Pendant 350 ans, on pensait que les spermatozoïdes se déplaçaient en ondulant leurs flagelles comme des anguilles. Cependant, des études montrent qu’ils avancent en roulant comme une toupie.

Nager à l'intérieur d'un corps humain

Antonie van Leeuwenhoek, scientifique néerlandais connu comme le père de la microbiologie, fut le premier à observer de près les spermatozoïdes humains. Van Leeuwenhoek utilisa son microscope récemment développé pour examiner ses spermatozoïdes en 1677, découvrant pour la première fois que le fluide était rempli de petites cellules ondulantes.

Un microscope 2D révéla que les spermatozoïdes étaient propulsés par des flagelles qui ondulaient d’un côté à l’autre tandis que la tête du spermatozoïde tournait. Cela a constitué la compréhension du mouvement des spermatozoïdes humains pendant les 343 années suivantes.

De nombreux scientifiques ont postulé qu’il existe probablement un élément 3D très important dans la façon dont le flagelle du spermatozoïde se déplace, mais à ce jour nous n’avons pas disposé de la technologie permettant de réaliser de telles mesures de manière fiable.

Allan Pacey, Professor of Andrology at the University of Sheffield in England

Gadêlha et ses collègues de l'Universidad Nacional Autónoma de México ont commencé la recherche avec une « exploration à ciel ouvert », selon Gadêlha. Ils ont capturé des spermatozoïdes humains nageant sur une lame de microscope en utilisant des techniques d’imagerie tridimensionnelle et une caméra à grande vitesse capable d’enregistrer 55 000 images par seconde.

Ce que nous avons découvert était quelque chose d’absolument surprenant, car cela rompait complètement avec notre système de croyances.

Hermes Gadêlha, a mathematician at the University of Bristol in the UK

Les flagelles des spermatozoïdes ne fouettaient pas d’un côté à l’autre. Ils ne pouvaient battre que dans une seule direction. Pour extraire un mouvement vers l’avant à partir de ce mouvement asymétrique du flagelle, la tête du spermatozoïde tournait de façon saccadée en même temps que le flagelle tournait. La rotation de la tête et du flagelle sont deux mouvements séparés contrôlés par deux mécanismes cellulaires différents, selon Gadêlha. Le résultat ressemble à une loutre tournante ou à un foret rotatif lorsqu’ils se combinent. Le mouvement unilatéral du flagelle s’équilibre sur une rotation de 360 degrés, contribuant à la propulsion vers l’avant.

Le spermatozoïde ne nage même pas, il perce le fluide.

Hermes Gadêlha, a mathematician at the University of Bristol in the UK

(Source : Live Science)

La précession

Techniquement, la façon dont le spermatozoïde se déplace est appelée précession, ce qui signifie qu'il tourne autour d'un axe, mais que cet axe de rotation change. Les planètes font cela en tournant autour du soleil, mais un exemple plus familier est une toupie, qui vacille 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. Dans le corps de la femme, ils devront nager dans des canaux étroits de liquide très collant dans le col de l'utérus, le long des parois de cellules ondulantes dans les trompes de Fallope, ainsi que faire face aux contractions musculaires et au liquide poussé (par les cils appelés cils) dans la direction opposée à celle qu'ils souhaitent atteindre. Cependant, s'ils parviennent réellement à percer leur chemin, je peux maintenant voir avec beaucoup plus de clarté comment les spermatozoïdes pourraient surmonter ce parcours d'obstacles afin d'atteindre l'ovule et de pouvoir y pénétrer.

Allan Pacey, Professeur d'andrologie à l'Université de Sheffield en Angleterre

La motilité des spermatozoïdes, ou la capacité des spermatozoïdes à se déplacer, est l'un des indicateurs critiques que les médecins de la fertilité prennent en compte lors de l'évaluation de la fertilité masculine, selon Gadêlha. La rotation de la tête du spermatozoïde n'est actuellement prise en compte dans aucun de ces indicateurs, mais des recherches supplémentaires pourraient révéler certains défauts qui perturbent cette rotation et entravent ainsi le mouvement du spermatozoïde.

Selon Pacey, les cliniques de fertilité utilisent la microscopie 2D, et davantage de recherches sont nécessaires pour déterminer si la microscopie 3D pourrait améliorer leur analyse.

Certainement, toute approche 3D devrait être rapide, bon marché et automatisée pour avoir une valeur clinique, mais indépendamment de cela, cet article constitue assurément un pas dans la bonne direction.

Hermes Gadêlha, mathématicien à l'Université de Bristol au Royaume-Uni

(Source : Live Science)