Mécanismes physiologiques de la fécondation

Mécanismes physiologiques de la fécondation

La double fixation

La fixation à la ZP3 est suivie, après la réaction acrosomique, d’une seconde fixation à la ZP2 qui conforte l’ancrage du spermatozoïde (Thibault C., 2001). Rappelons que la zone pellucide est constituée de trois glycoprotéines principales : la ZP3, la ZP2 et la ZP1 ; la ZP1 lie ZP2 et ZP3. Schématiquement, les molécules du premier système de reconnaissance se fixent à la ZP3, tandis que les molécules de type CAM se fixent à la ZP2. C’est le cas de la PH-20 ; ce doit être aussi le cas des molécules qui ne sont « visibles » qu’après la réaction acrosomique, telle la SP17 chez le lapin ou peut-être l’acrosine chez la souris. Les protéines actuellement identifiées sont indiquées sur le tableau 1 et la figure 2. L’existence d’une double fixation sur la ZP3 et sur la ZP2 explique que chez le cobaye, l’homme, le hamster et le lapin, la fixation à la zone pellucide puisse se faire même si le spermatozoïde a déjà subi sa réaction acrosomique puisqu’il peut s’attacher à la ZP2.

La réaction acrosomique

Ce n’est que chez la souris qu’ont été distingués les motifs peptidiques et glucidiques servant à la fixation à la ZP3 et ceux servant à l’induction de la réaction acrosomique. La ZP3 par un des motifs de sa chaîne peptidique, et non plus par ses chaînes oligosaccharidiques, se comporte comme un ligand vis-à-vis d’un récepteur spermatique autre que la GalTase (figure 1C). La stimulation de ce récepteur déclenche l’exocytose du produit de sécretion qu’est le contenu de l’acrosome (Wassarman, 1990). C’est la réaction acrosomique (RA) préalable à la fécondation chez toutes les espèces animales dont les spermatozoïdes possèdent un acrosome. Durant la RA, membrane plasmique et membrane acrosomique externe fusionnent ponctuellement et se détachent comme une collerette collante. Après la RA, il se produit une redistribution des protéines de la membrane périacrosomique qui migrent vers le segment équatorial. Globalement, le mécanisme de la RA est celui utilisé par les hormones qui déclenchent l’exocytose des sécrétions de leurs cellules cibles en activant un récepteur membranaire. Le récepteur spermatique, sur lequel on ne dispose d’informations que chez la souris, est de type glycine. Il s’agirait soit de la protéine sp56 située dans ou sur la membrane plasmique du spermatozoïde (la ZP3 a été et est encore qualifiée à tort de récepteur spermatique ; le récepteur est sur la membrane plasmique du spermatozoïde et la ZP3 est le signal activateur, le ligand (Wassarman, 1990)) soit plus probablement, de la protéine sp95 transmembranaire, car l’anticorps monoclonal divalent contre la sp95 entraîne la RA (Leyton et Saling, 1989). Or on sait que l’action d’une hormone protéique peut être mimée par un anticorps anti récepteur à condition qu’il soit divalent car sous cette forme, il provoque le regroupement de récepteurs comme le fait l’hormone et cela suffit à les activer et à déclencher l’exocytose. L’activation du récepteur spermatique met en jeu une protéine Gi² (Florman et al., 1989) et une protéine tyrosine kinase. La tyrosine kinase contribuerait à l’augmentation du niveau de phosphorylation de la sp95, qui augmente en présence du ligand qu’est la ZP3 (Leyton et Saling, 1989). Suite à la reconnaissance et à la fixation de ZP3 et de son récepteur, une cascade d’activation entraîne alors l’augmentation de la concentration en calcium intracellulaire qui est suivi de la réponse biologique, la RA, sous réserve que les spermatozoïdes aient été
capacités. La progestérone semble jouer un rôle physiologique en induisant la RA. L’acrosome déverse alors son contenu enzymatique au contact de la zone pellucide. Trois des enzymes acrosomiales sont assez bien connues : la hyaluronidase, la β-N-acétylglucosidase et l’acrosine. La hyaluronidase est considérée comme une enzyme nécessaire pour le franchissement des cellules périovocytaires (la corona radiata) mais elle n’est libérée que par la réaction acrosomique, alors que le spermatozoïde fécondant a déjà traversé cette enveloppe cellulaire. L’activité hyaluronidase de la PH-20, protéine membranaire, repose la question de la présence d’une hyaluronidase soluble dans le contenu acrosomique. En effet, la PH-20 est une protéine liée à la membrane plasmique par un GPI et elle peut être libérée quand le GPI est modifié. L’identité structurale de la partie de la PH-20 qui possède une activité hyaluronidase et de la hyaluronidase « classique » conduit à penser que l’activité hyaluronidase observée après la réaction acrosomique peut provenir d’une libération de la PH-20 et peut-être aussi de son clivage par une protéase libérant le motif hyaluronidase (Hunnicut et al., 1996). La hyaluronidase, acrosomique ou non, dissout l’acide hyaluronique qui occupe la surface et les espaces entre les mailles de la zone pellucide et c’est probablement son rôle principal puisque l’étude microcinématographique de la fécondation chez le lapin montre que le spermatozoïde fécondant provoque la rétraction des cellules du cumulus qu’il rencontre et non leur dispersion, ce qui l’entraîne au voisinage immédiat de la zone pellucide. La β-N-acétylglucosaminidase libérée par la réaction acrosomique participe au passage de la zone pellucide. Elle interviendrait en coupant les liens établis par le spermatozoïde avec la ZP2 et la ZP3 (souris, Miller et al., 1993) lui permettant ainsi de franchir la zone pellucide. L’acrosine ne détruit pas localement la zone pellucide pour ouvrir la voie au spermatozoïde comme le font les protéases acrosomiques chez les autres vertébrés et invertébrés pour la membrane vitelline. Mais elle rompt localement les pontages entre les glycoprotéines de la zone pellucide, permettant au spermatozoïde de s’infiltrer. En cas d’absence d’acrosine chez la souris, la fertilité n’est pas réduite mais la fécondation est retardée. L’acrosine joue donc un rôle facilitant mais non déterminant dans le passage de la zone pellucide. D’autre part, les autres enzymes acrosomiques transforment les précurseurs des protéines qui vont assurer la fusion avec l’ovocyte en protéines fusogènes actives ; seuls les spermatozoïdes ayant subi leur RA peuvent fusionner avec l’ovocyte (Thibault, 2001).

Table des matières

Mécanismes physiologiques de la fécondation
A. La régulation des fonctions gonadiques
B. La fécondation
1. La capacitation
2. Reconnaissance-fixation primaire du spermatozoïde à la zone pellucide
3. Biologie de la zone pellucide
4. Reconnaissance-fixation secondaire du spermatozoïde à la ZP
5. La double fixation
6. La réaction acrosomique
7. Reconnaissance membranaire et fusion
8. Activation du zygote
II Les différents antigènes candidats pour l’immunocontraception
A. Antigène basé sur la gonadolibérin
B. Antigènes basés sur les spermatozoïdes
1. Molécules de reconnaissance et de fixation
2. Récepteurs spermatiques induisant la réaction acrosomique
C. Antigènes de la zone pellucide
1. Influence du degré de glycosylation, sulfonylation et sialylation des oligosaccharides de la zone pellucide.
2. ZP3 α et β chez la truie
3. Rôle des D mannose et D fructose
D. Choix de l’antigène pour éviter les effets secondaires.
III Réponse immunitaire induite
A. Rôle de l’immunisation dans le contrôle de la fécondité
1. Organisation du système immunitaire local au niveau du tractus génital
2. Par quelle voie stimuler le système immunitaire local génital.
B. Amélioration de la réponse immunitaire par les cytokines
1. Réponse au niveau local et/ou systémique.
2. Rôle des cytokines de type 2
C. Voie d’administration de l’antigène et adjuvants
D. Résultats immunologiques actuels de l’immunocontraception
IV Mécanismes de l’immunocontraception
A. Mécanismes de l’immunocontraception anti-GnRH.
B. Mécanismes de l’immunocontraception anti-PH-20
C. Mécanismes de l’immunocontraception anti-pZP3.
1. Induction d’une réponse en IgG
2. Site d’action des anticorps IgG
3. Modification de la surface de l’épitope suite à la liaison Ag-Ac
4. Absence de spécificité d’espèce de l’immunité anti-ZP
V Résultats expérimentaux actuels de l’immunocontraception
A. Protocoles d’immunocontraception
1. Immunocontraception anti-gonadolibérin
2. Immunocontraception anti-PH-20
3. Immunocontraception anti-pZP
B. Résultats
1. Immunocontracetion anti-gonadolibérine
2. Immunocontraception anti-PH-20
3. Immunocontraception anti-pZP
C. Discussion
1. Immunocontraception anti-gonadolibérine
2. Immunocontraception anti-PH-20
3. Immunocontraception anti-pZP
VI Intérêts et perspectives de l’immunocontraception
A. Intérêt de l’immunocontraception chez les animaux de compagnie
B. Intérêt de l’immunocontraception chez les animaux de rente
C. Perspectives de l’immunocontraception comme outils de gestion de la faune sauvage.
1. Perspective historique
2. Technologie de l’immunocontraception appliquée au contrôle de la faune sauvage
3. Intérêt potentiel de l’immunocontraception pour la gestion de la faune sauvage et choix de la voie d’administration
Conclusion

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