cours 3 - fécondation

Question 1

Donnez un synonyme de fécondation et définir ce phénomène.

Answer 1

• Fertilisation
  = processus selon lequel les gamètes mâle et femelle fusionnent
  –> pour créer un nouvel individu: le zygote
  (avec des potentiels génétiques dérivés des deux parents)

Question 2

Quel est le résultat de la fécondation ?

Answer 2

• Zygote
  –> plan génétique complètement diffèrent des parents

Question 3

Qu’est combine la fécondation ?

Answer 3

• Combine deux activités
  = sexe: combinaison des gènes de deux individus
  + reproduction: création d’un nouvel organisme

Question 4

Vrai ou Faux ?

Tout le long de l’histoire, les chercheurs on observé que le spermatozoide à un rôle essentiel dans la fécondation.

Answer 4

FAUX

Question 5

Lier les chercheurs avec leurs dates et leurs hypothèses.

I- Anton van Leeuwenhoek
II- Nicolas Hartsoeker
III- Lazaro Spallanzani
IV- Jean-Baptiste Dumas + Jean-Louis Prévost
V- Albert Von Kolliker
VI- Oscar Hertwig

i- 1840
ii- 1821
iii- 1876
iv- fin 18e siècle
v- 1678

a-
- Il y a pénétration du spermatozoïde dans l’œuf et fusion de leurs noyaux
- Un seul spermatozoïde pénètre l’œuf , les cellules de l’embryon dérivent toutes de cette fusion des gamètes
- Nous avons donc la création du zygote

b-
Pas de contact entre le spermatozoïde et l’œuf, le spermatozoïde ne fait qu’exciter l’œuf.
Un spermatozoide est une cellules grandement modifée

c-
Les spermatozoides sont des animaux parasites du sèment qui n’ont rien à voir avec la reproduction.

d-
Le sèment est agent fertiliseur mais le sperme est un parasite

e-
L’embryon préformé dans la tête du spermatozoïde

f-
Les spermatozoides sont des agents actifs de la fertilisation puisque leur existence est universelle chez les mâles sexuellement mûrs.

Answer 5

I - v - c
II - v - e
III - iv - d
IV - ii - f
V - i - b
VI - iii - a

Question 6

Citez les 4 étapes de la fécondation et leurs buts.

Answer 6

1- Reconnaissance + contact du spermatozoïde et l’œuf
- Étape du contrôle de la qualité
–> deux gamètes doivent appartenir à la même espèce

2- Entrée du spermatozoïde dans l’œuf
- Étape du contrôle de la quantité
–> un seul spermatozoïde doit fertiliser l’œuf
= élimination du reste

3- Amphimixie
- Fusion des noyaux des deux gamètes
= du matériel génétique
–> rétablissement de la diploïdie

4- Activation du métabolisme de l’œuf fécondé
- Zygote
–> entame le développement embryonnaire

Question 7

Vrai ou Faux ?

La maturation sexuelle et l’émission des gamètes chez les animaux à fécondation externe peuvent être simultanées.

Answer 7

VRAI

Question 8

Vrai ou Faux ?

Chez les animaux à fécondation externe, la ponte par la femelle
peut déclencher l’émission des spermatozoïdes par le mâle.

Answer 8

VRAI

Question 9

Comment se fait la reconnaissance + contact du spermatozoïde et l’œuf chez les animaux à fécondation externe ?
(=1ère étape de la fécondation)

Answer 9

i- La gelée qui entoure l’œuf
–> libère des substances chimiques (action chimiotaxique)
= augmentent mobilité des spermatozoïdes
+ les attirant vers les œufs

ii- Fertilises / fertilisantes
= récepteurs glycoprotéiques membranaires de la gelée
–> agglutination des spermatozoïdes à la surface de l’œuf

iii- Attachement des spermatozoïdes
–> grâce à des récepteurs de surface appelés antifertilines
- Peut se produire entre espèces voisines
–> MAIS faible / nulle entre espèces éloignées

iv- Gelée glycoprotéique
–> se dissout progressivement dans l’eau
= des œufs longtemps laissés dans l’eau deviennent non
fécondables

Question 10

Comment se fait la reconnaissance + contact du spermatozoïde et l’œuf chez les animaux à fécondation interne ?

(=1ère étape de la fécondation)

Answer 10

i- Milieu acide
- Défavorable à la survie des spermatozoïdes
–> devient plus alcalin avant l’ovulation
= sécrétions muqueuses utérines

ii- Émission de centaines de milliers/millions de spermatozoïdes
- Seulement quelques milliers franchissent l’utérus juste avant
l’ovulation

iii- Progression
–> grâce au mouvement des flagelles
+ péristaltisme de l’oviducte

iv- Centaines de spermatozoïdes libérés
–> parviennent à l’ovule qui a été relâché dans l’oviducte

v- Gelée glycoprotéique qui entoure l’ovule
–> capte les spermatozoïdes

vi- Spermatozoïde mammalien
–> incapable de féconder l’œuf sans respiration préalable dans les
voies femelles
= pour subir la capacitation

vii- Capacitation = perte de la protection glycoprotéique (pouvoir fécondant)

viii- Molécules d’albumine dans les voies femelles
- Enlèvent le cholestérol de la membrane
–> baisse le taux par rapport aux phosphoglycérolipides
= déstabilisation

Question 11

Vrai ou Faux ?

La chimiotaxie intervient dans le fécondation interne et externe.

Answer 11

FAUX

La chimiotaxie n’intervient pas dans le cadre de la fécondation interne.

Question 12

Comment décrire le rôle des voies génitales femelles lors de la fécondation interne ?

Answer 12

Rôle actif

Question 13

Chez quel animal est très étudié la fécondation externe 6

Answer 13

L’oursin

Question 14

Nommez et définisser le mécanisme qui permet l’entrée du spermatozoide dans l’oeuf chez les animaux à fécondation externe.

(= deuxième étape de la fécondation)

Answer 14

= contact du spermatozoïde avec la gelée de l’oeuf
–> initiation d’un processus

La réaction acrosomienne à deux parties:
a. ruputre de l’acrosome
b. prologement acrosomiennes

Question 15

Expliquer la première partie de la réaction acrosomienne.

Answer 15

a. Rupture de acrosome

• Polysaccharide sulfaté de la gelée
  –> affecte la membrane de la tête du spermatozoïde
  = entrée Ca2+ + Na+
  + sortie K+ + H+
• Transferts ioniques
  –> membrane cytoplasmique de la tête fusionnée à la membrane de l’acrosome sous-jacent
  = rupture des membranes fusionnées
• Exocytose des enzymes de l’acrosome
  –> digèrent la gelée de l’œuf

Question 16

Expliquer la deuxième partie de la réaction acrosomienne.

Answer 16

b. Prolongment acrosomiennes
- Durant la spermatogenèse
–> protéine actine synthétisée en abondance
+ mise en réserve sous forme globulaire - actine G
- Sortie d’ions H+ de la tête du spermatozoïde
= polymérisation des molécules globulaires en filaments d’actine -
actine F
–> s’organisent en parallèle les uns aux autres
+ formation du prolongement acrosomiennes
(tubule acrosomiennes, filament acrosomiennes)

b1. Contact avec l’enveloppe vitelline de l’œuf
- Prolongement acrosomiennes recouvert de membrane
–> entre en contact
- Protéines de binding ancrées dans la membrane
–> se lient à des récepteurs de l’enveloppe vitelline = anti-bidines

b2. Liaison bindine-antibindine
+ contraction du prolongement acrosomiennes
- Actine
–> protéine contractile
= tire sur l’œuf au site de contact

b3. Soulèvement de la membrane de l’œuf
= cône de fertilisation

b4. Fusionnement cône de fertilisation - spermatozoïde
- Membrane de l’œuf au niveau du cône de fertilisation
- Recouvre le prolongement acrosomiennes
= pompage des membranes
- Propulsion du noyau + centriole proximal du spermatozoïde dans
l’œuf
–> par la contraction du prolongement acrosomiennes
- Détachement + dégénération du restant du spermatozoïde
+ renfermement de la membrane de l’œuf

Question 17

Vrai ou Faux ?

Liaison fertiline - anti-fertiline plus spécifique bidine - anti-bidine.

Answer 17

FAUX

Liaison bidine - anti-bidine plus specifue que fertiline - anti-fertiline.

Question 18

Expliquer l’entrée du spermatozoide dans l’oeuf chez les animaux à fécondation interne.

(= deuxième étape de la fécondation)

Answer 18

i- Déstabilisation membranaire du spermatozoïde
–> lors de la capacitation dans les voies femelles
= rupture de l’acrosome
+ exocytose des enzymes à une certaine distance de l’ovule
- Enzymes brisent les jonctions entre les cellules folliculaires de la
corona radiata
= spermatozoïdes atteignent l’enveloppe vitelline autour de
l’ovocyte
(ou la zone pellucide chez les mammifères)

ii- Traverse de la corona radiata par les spermatozoïdes
- Avant le bris de l’acrosome
–> quand les spermatozoïdes sont attachés à l’enveloppe vitelline

iii- Capacitation du spermatozoïde
–> démasque l’enzyme de surface glycosyltransférase
= reconnaissance du carbohydrate N-acétylhexosamine sur la
zone pellucide
- Spécificité de l’attachement du spermatozoïde à la zone pellucide
–> pas très élevée
MAIS risques de fécondation interspécifique faibles

iv- Activation de l’enzyme acrosine
- Enzyme acrosine de l’acrosome avec des séquence en acides aminés
–> ressemble à celle de la trypsine
= doit être activée pour devenir fonctionnelle
- Activation par une glycoprotéine retrouvée dans les voies femelles

v- Digérassions de la zone pellucide par l’acrosome
- Au point d’attachement du spermatozoïde
+ fusion des membranes cytoplasmiques du spermatozoïde et de l’œuf

Question 19

Pourquoi la réaction de fécondation interne est moins spécifique que la fécondation externe durant les étapes I + II de la fécondation.

Answer 19

Il y a plusieurs facteurs qui empechent la fecondation entre differentes especes

Question 20

Que cause la polarité de l’oeuf et l’hétérogénité de la membrane ?

Answer 20

Une probabilité que toute sa surface n’a pas le même pouvoir de liaison avec le spermatozoïde.

Question 21

Qu’est la polyspermie est pourquoi faut-t-il la prevenir ?

Answer 21

• Eviter que plus qu’un spermatozoïde entre dans l’œuf
  -> le zygote doit être diploïde ≠ polyploïde

Question 22

Nommez les deux mécanismes preventeurs de la polyspermie.

Answer 22

Elévation du PM de l’œuf - réaction rapide

Réaction des granules corticaux - réaction lente

Question 23

Expliquer la première étape de prevention de la polyspermie.

Answer 23

a- Elévation du PM de l’œuf - réaction rapide
- -70mV = PM repos de l’œuf
–> PM favorable pour qu’un spermatozoïde fusionne à la membrane d’un œuf

a1. Pénétration d’un spermatozoïde dans l’œuf
–> protéine acrosomiennes ouvre les canaux sodiques de la membrane de l’œuf
= entrée de Na+

a2. Elévation du PM à 0mV - même +20mV
–> empêche d’autres spermatozoïdes de fusionner à la membrane
- L’élévation du potentiel
= rapide de courte durée

a3. Rétablissement de l’homéostasie
–> membrane retourne à son PR alors que plusieurs spermatozoïdes y sont encore accolés
= mécanisme additionnel nécessaire
+ durable pour contrer la polyspermie

Question 24

Quand faut-t-il prevenir la polyspermie ?

Answer 24

Après l’entrée d’un spermatozoide dans l’oeuf, donc la deuxième étaoe de la fécondation.

Question 25

Expliquer la deuxième étape de prevention de la polyspermie.

Answer 25

b- Réaction des granules corticaux - réaction lente - Mécanisme lent - Enlève les spermatozoïdes accrochés à l’œuf - Ressemble à la réaction acrosomiennes b1. Fusionnement de la membrane des granules à l’œuf - Ions Ca2+ = libération du contenu des granules au point d’entrée du spermatozoïde (dans l’espace entre la membrane plasmique de l’œuf et l’enveloppe vitelline) b2. Vague d’exocytose des granules corticaux --> se propage tout autour de l’œuf b3. Libération des enzymes protéolytiques --> dissolvent les protéines liant l’enveloppe vitelline à la membrane cellulaire = espace périvitellin b4. Changement de l'enveloppe vitelline - Distanciée de la membrane cellulaire --> protéases libérées par les granules corticaux = inactivation/arrachement des récepteurs de spermatozoïdes + durcissement par le peroxydase - Connection physique impossible b5. Enveloppe de fertilisation --> formée graduellement à partir du site d’entrée du spermatozoïde + progression tout autour de l’œuf (quelques secondes à plusieurs minutes) - Barrière mécanique empêchant la pénétration d’autres spermatozoïdes

Question 26

Comment la polyspermie est-t-elle minimisée chez les mammifères ?

Answer 26

- Petit nombre de spermatozoïdes atteignant l’œuf - Réaction de la zona pellucida --> réaction des granules corticaux ne crée pas d’enveloppe de fertilisation MAIS même effet - Libération d’enzymes --> modifient les récepteurs spermatiques de la zone pellucide (ils ne lient plus les spermatozoïdes)

Question 27

Comment la polyspermie est-t-elle évité chez les oiseaux + reptiles + amphibiens ?

Answer 27

--> plusieurs spermatozoïdes pénètrent dans l'œuf MAIS dès qu’un premier noyau de spermatozoïde fusionne au noyau de l’œuf = les autres se désintègrent

Question 28

Citez les étapes de l'amphimixie. (= 3ème étape de la fécondation)

Answer 28

i- Noyau (haploïde) + centriole proximal du spermatozoïde --> pénètrent dans l’œuf - ovocyte II ii- Décondensèrent de la chromatine - Des deux noyaux - Très rapide --> enveloppe nucléaire se défait = pronoyau mâle + pronoyau femelle iii- Rotation de 180° - Des pronoyaux + centriole mâles --> centriole mâle fait face au pronoyau femelle iv- Expulsion du pronoyau femelle - Complète sa deuxième division méiotique + émission du second globule polaire - Expulsion du centriole femelle du zygote v- Dédoublement du centriole mâle - Les deux centrioles-fils migrent du centre vers la périphérie du cytoplasme actif vi- Fuseau mitotique - Microtubules se polymérisent + formation des asters = début de formation du fuseau mitotique - Pronoyaux migrent l’un vers l’autre et se rencontrent --> mélange des chromosomes paternels et maternels + organisation le long du fuseau mitotique (poursuit et termine sa formation)

Question 29

Quel est le temps de l'amphiximie chez l'oursin ? Pourquoi ? (=3ème étape de la fécondation)

Answer 29

--> formation d'un véritable noyau zygote diploïde (une enveloppe nucléaire se forme autour du noyau zygote) - Stade zygote de courte durée --> 1 heure - Cellule se prépare déjà à la première division de segmentation (mitotique)

Question 30

Quel est le temps de l'amphiximie chez les mammifères ? Pourquoi ? (=3ème étape de la fécondation)

Answer 30

- Fusion des pronoyaux mâle et femelle --> réplication de l’ADN + appariement des chromosomes le long du fuseau mitotique --> préparation à la première division de segmentation - 12 heures

Question 31

Vrai ou Faux ? Les mitochondries de tout embryon sont exclusivement maternelles.

Answer 31

VRAI

Question 32

Par quoi sont activer les changements métaboliques de l'oeuf ?

Answer 32

Par l’entrée du spermatozoïde dans l’œuf

Question 33

Que sont les deux réponses de l'activation du métabolisme de l'œuf féconde + début de développement ? (=4ème étape de la fécondation)

Answer 33

Réponse précoce + réponse tarduve.

Question 34

Citez les étapes de la réponse précoce de l'activation du métabolisme de l'œuf féconde + début de développement. (=4ème étape de la fécondation)

Answer 34

i- Blocage de la polyspermie + influx de Na+ + sortie de H+ --> élévation du pH intracellulaire + libération intracellulaire de Ca2+ ii- Modification de l’activité respiratoire --> accroissent de l’utilisation d’O2 par le zygote - Via l’activation de cytochromes oxydases iii- Œuf vierge en état d’anoxie - Activation NAD-kinase + catalysassions de la synthèse NADP+ --> à partir de NAD+ et d’ATP - NADP+ utilisé comme co-enzyme dans la synthèse lipidique --> importante pour la construction des membranes (en vue de la prochaine segmentation) iv- Fécondation - Élimination des déchets métaboliques accumulés dans l’œuf vierge - Flux de Ca2+ essentiel à l’activation du métabolisme --> peut être activé en l’absence de spermatozoïde par injection de Ca2+ = parthénogenèse artificielle

Question 35

Citez les étapes de la réponse tardive de l'activation du métabolisme de l'œuf féconde + début de développement. (=4ème étape de la fécondation)

Answer 35

i- Activation de la synthèse d’ADN --> en vue de la prochaine division mitotique du zygote ii- Activation de la synthèse de protéines - Synthèse ne dépend pas de la synthèse de nouveaux ARNm - Dépend des ARNm mis en réserve dans l’œuf durant l’ovogenèse - ARNm accumulés --> pas traduits simultanément après la fécondation = plusieurs demeurent en réserve iii- Réorganisation cytoplasmique du zygote - Cytoplasme cortical de l’œuf nouvellement fécondé --> rotation de 30° par rapport au cytoplasme profond (amenée par l’entrée du spermatozoïde qui en dicte le sens) - Position du premier plan de segmentation du zygote n’est pas établie au hasard --> spécifiée par le point d’entrée du spermatozoïde dans l’œuf = la future face ventrale de l’embryon - Accumulation de morphogènes durant l’ovogenèse --> assignés à des cellules-filles spécifiques durant la segmentation de l’embryon + spécifique dans le zygote peu après la fécondation = répartition spatiale - Organisation spatiale dépend du développement normal de l’embryon - Coordination du réarrangement cytoplasmique + plan de segmentation médié par les microtubules astériens du fuseau mitotique --> découlent du nucléole dédoublé du spermatozoïde

Question 36

Qu'est la parthénogenèse ?

Answer 36

= mode de reproduction selon lequel une activation spontanée de l’œuf lui permet de se développer en un nouvel individu --> sans fécondation par un spermatozoïde

Question 37

Comment s'accompli la parthénogenèse naturelle ?

Answer 37

Par une variation de la méiose

Question 38

Comment s'accompli la parthénogenèse naturelle chez la mouche Drosophila managerai ?

Answer 38

--> un des globules polaires agit comme spermatozoïde + fertilise l’ovotide après la deuxième division méiotique femelles diploïdes

Question 39

Comment s'accompli la parthénogenèse naturelle chez la sauterelle Moraba virgo + lézard Cnemidophorus uniparens ?

Answer 39

--> œuf double son nombre de chromosomes avant la méiose + deux divisions méiotiques restaurent la diploïdie femelles diploïdes

Question 40

Comment s'accompli la parthénogenèse naturelle chez la sauterelle Pycnocelus surinamensis ?

Answer 40

--> formation des œufs par deux divisions mitotiques (plutôt que méiotiques) femelles diploïdes

Question 41

Comment s'accompli la parthénogenèse naturelle chez les hyménoptères ?

Answer 41

--> œufs non fertilisés haploïdes se développent en mâles --> œufs fertilisés diploïdes se développent en femelles

Question 42

Vrai ou Faux ? Par la parthénogenèse nagturelle, es mâles haploïdes produisent des spermatozoïdes en abandonnant la première division méiotique et formant ainsi deux spermatozoïdes haploïdes.

Answer 42

VRAI

Question 43

Par quoi est induite la parthénogenèsse expérimentale ?

Answer 43

Par des agents chimiques

Question 44

Expliquer la parthénogenèse expérimentale par les substances ionophores liant le calcium ?

Answer 44

--> entraînent une activation parthénogénétique (oursin + amphibiens + hamster) + afflux de Ca2+ dans l’ovocyte (même effet que l’entrée du spermatozoïde lors de la fécondation normale méiose + émission des granules corticaux + activation métabolique de l’œuf)

Question 45

Expliquer la parthénogenèse expérimentale par les stimulation traumatique ?

Answer 45

--> provoque le globule polaire à stimuler le développement de l’ovocyte - Fécondation normale --> rôle du spermatozoïde dans le développement de l’œuf (par action analogue à un élément chimique / traumatisme) - Absence de parthénogenèse naturelle chez les mammifères = avortement des parthénies expérimentaux + expériences de transfert nucléaire --> indiquent que le génome paternel est nécessaire au développement normal et total de l’embryon mammalien

Question 46

Que sont les deux étapes de la pyrogenèse et en quoi résultent-t-ils ?

Answer 46

- Gamétogenèse + fécondation = deux étapes de la pyrogenèse --> résultent en la formation du zygote (prérequis de l’embryogenèse)