Comment le sperme humain nage vraiment

La queue du sperme se déplace très rapidement en 3D, pas d’un côté à l’autre en 2D comme on le croyait. Crédit: polymaths-lab.com

Comment le sperme humain nage vraiment: une nouvelle recherche remet en question une ancienne hypothèse

De nouvelles recherches en science de la fertilité menées par des chercheurs de Bristol et du Mexique ont brisé la vision universellement acceptée de la façon dont les spermatozoïdes «nagent».

Plus de trois cents ans après qu’Antonie van Leeuwenhoek a utilisé l’un des premiers microscopes pour décrire le sperme humain comme ayant une «queue, qui, en nageant, cogne avec un mouvement semblable à un serpent, comme des anguilles dans l’eau», les scientifiques ont révélé qu’il s’agissait d’une illusion d’optique .

En utilisant la microscopie 3D et les mathématiques de pointe, le Dr Hermes Gadelha de la Université de Bristol, Le Dr Gabriel Corkidi et le Dr Alberto Darszon de l’Universidad Nacional Autonoma de Mexico, ont été les pionniers de la reconstruction du véritable mouvement de la queue du sperme en 3D.

En utilisant une caméra haute vitesse capable d’enregistrer plus de 55000 images en une seconde et une platine de microscope avec un dispositif piézoélectrique pour déplacer l’échantillon de haut en bas à une vitesse incroyablement élevée, ils ont pu scanner le sperme nageant librement en 3D.

L’étude révolutionnaire, publiée dans la revue Progrès scientifiques, révèle que la queue du sperme est en fait bancale et ne remue que d’un côté. Alors que cela devrait signifier que le coup unilatéral du sperme le ferait nager en rond, les spermatozoïdes ont trouvé un moyen intelligent de s’adapter et de nager vers l’avant.

«Les spermatozoïdes humains ont compris que s’ils roulaient en nageant, un peu comme des loutres espiègles tirant des bouchons dans l’eau, leur attaque unilatérale se compenserait et ils nageraient vers l’avant», a déclaré le Dr Gadelha, chef du laboratoire Polymaths du département de Bristol. de mathématiques de l’ingénieur et un expert en mathématiques de la fertilité.

«La rotation rapide et hautement synchronisée des spermatozoïdes provoque une illusion vue d’en haut avec des microscopes 2D – la queue semble avoir un mouvement symétrique côte à côte,« comme des anguilles dans l’eau », comme le décrit Leeuwenhoek au 17e siècle.

«Cependant, notre découverte montre que les spermatozoïdes ont développé une technique de nage pour compenser leur déséquilibre et, ce faisant, ont ingénieusement résolu un puzzle mathématique à une échelle microscopique: en créant une symétrie par asymétrie», a déclaré le Dr Gadelha.

«La rotation du sperme humain en forme de loutre est cependant complexe: la tête du sperme tourne en même temps que la queue du sperme tourne dans le sens de la nage. Ceci est connu en physique sous le nom de précession, un peu comme lorsque les orbites de la Terre et Mars précession autour du soleil.

La queue du sperme se déplace en 3D

La queue du sperme se déplace comme une toupie qui annule la nage unilatérale dans un mouvement de tire-bouchon ingénieux: la symétrie est obtenue par asymétrie, permettant au sperme humain de nager vers l’avant. Crédit: polymaths-lab.com

Les systèmes d’analyse de sperme assistés par ordinateur utilisés aujourd’hui, à la fois dans les cliniques et pour la recherche, utilisent encore des vues 2D pour observer le mouvement des spermatozoïdes. Par conséquent, comme le premier microscope de Leeuwenhoek, ils sont toujours sujets à cette illusion de symétrie tout en évaluant la qualité du sperme. Cette découverte, avec son utilisation novatrice de la technologie des microscopes 3D combinée aux mathématiques, peut donner un nouvel espoir pour percer les secrets de la reproduction humaine.

«Avec plus de la moitié de l’infertilité causée par des facteurs masculins, la compréhension de la queue du sperme humain est fondamentale pour développer de futurs outils de diagnostic pour identifier les spermatozoïdes malsains», ajoute le Dr Gadelha, dont les travaux ont précédemment révélé la biomécanique de la flexion du sperme et les tendances rythmiques précises qui caractériser la façon dont un sperme avance.

Le Dr Corkidi et le Dr Darszon ont été les pionniers de la microscopie 3D pour la nage du sperme.

«Ce fut une incroyable surprise, et nous pensons que notre microscope 3D de pointe dévoilera bien d’autres secrets cachés dans la nature. Un jour, cette technologie sera disponible dans les centres cliniques », a déclaré le Dr Corkidi.

«Cette découverte va révolutionner notre compréhension de la motilité des spermatozoïdes et de son impact sur la fécondation naturelle. On sait si peu de choses sur l’environnement complexe à l’intérieur de l’appareil reproducteur féminin et comment la nage des spermatozoïdes affecte la fécondation. Ces nouveaux outils nous ouvrent les yeux sur les capacités étonnantes du sperme », a déclaré le Dr Darszon.

Référence: «Le sperme humain utilise des contrôles flagellaires asymétriques et anisotropes pour réguler la symétrie de la natation et la direction cellulaire» par Hermes Gadêlha, Paul Hernández-Herrera, Fernando Montoya, Alberto Darszon et Gabriel Corkidi, 31 juillet 2020, Progrès scientifiques.
DOI: 10.1126 / sciadv.aba5168