Découverte d’une structure inconnue à l’extrémité de la queue de nos spermatozoïdes

La queue du spermatozoïde est peut-être l’une des structures les plus emblématiques parmi toutes les cellules du corps humain, il est donc étrange d’apprendre qu’il y a encore des choses que nous ne connaissons pas à ce sujet.

Il se trouve qu’il y a une étrange hélice juste au bout de la queue que personne n’a remarquée auparavant. Les chercheurs à l’origine de cette découverte n’ont pas encore trouvé son utilité, mais de le déterminer pourrait nous aider à comprendre pourquoi certains spermatozoïdes sont de meilleurs nageurs que d’autres.

Des chercheurs de l’université de Göteborg en Suède et de l’université du Colorado ont utilisé une astuce d’imagerie qui combine la microscopie électronique à l’action «tranche par tranche» des scanners.

Appelé Cryotomographie électronique, le procédé produit des instantanés aux détails élevés d’objets jusqu’à l’échelle nanométrique qui peuvent être recombinés en une image 3D.

Selon Johanna Höög, biologiste moléculaire de l’Université de Göteborg :

Puisque les cellules sont représentées congelées dans la glace, sans l’addition de produits chimiques qui peuvent masquer les plus petites structures cellulaires, même des protéines individuelles à l’intérieur de la cellule peuvent être observées.

Höög et son équipe ont utilisé cette méthode, récompensée du prix Nobel de chimie, pour se pencher de près sur les structures protéiques à l’intérieur de la queue, ou flagelle, de l’humble spermatozoïde humain.

La plupart de ce que nous savons actuellement des extrusions de type fouet qui servent les moteurs cellulaires proviennent d’études sur des organismes microscopiques tels que les protistes.

Les flagelles tels que ceux qui font se mouvoir les spermatozoïdes se composent de trois sections : la pièce intermédiaire, qui contient la mitochondrie, la section principale «hélice», et un petit « terminus » à l’extrémité.

A partir de : “La réalisation d’une représentation scientifique de la fécondation à l’inspiration Star Wars conduit à une découverte”, une vidéo présentant l’axonème du spermatozoïde (1:50s dans la vidéo), un long tube constitué de neuf paires de microtubules disposées en colonne autour d’une paire centrale et qui s’étend sur toute la longueur de la queue.

L’hélice est constituée d’un complexe de microtubules en forme de tige appelé dMT relié à des protéines en mouvement. Les interactions entre les protéines et les microtubules font bouger le flagelle de manière contrôlée, permettant le déplacement des spermatozoïdes dans son environnement.

Selon Höög :

Le mouvement de milliers de protéines doit être coordonné dans les moindres détails afin que les spermatozoïdes puissent nager.

En scannant sa structure, les chercheurs ont porté leur attention sur la fin de la queue contenant le terminus.

Dans l’image du bas, un modèle en 3 dimensions de l’extrémité d’un spermatozoïde présentée dans l’image du haut. (Université de Gothenburg)

S’étendant à peu près au dixième du flagelle, à l’intérieur des creux de chacun des microtubules, se trouvait une structure cellulaire que personne n’avait décrite auparavant, une hélice qui s’enroulait en spirale tournant dans le sens contraire des aiguilles d’une montre et représentée dans l’image d’entête (université de Gothenbourg).

Les scientifiques ont trouvé l’acronyme anglais parfait pour cette nouvelle hélice: Tail Axoneme Intra-Lumenal Spiral ou TAILS, qui en français se traduit par queue…

Ce que cette TAILS fait à l’intérieur des microtubules du flagellum est encore en discussions. Les chercheurs ont cependant leur idée, selon l’auteur de l’étude Davide Zabeo de l’Université de Göteborg :

Nous croyons que cette spirale peut agir comme un bouchon à l’intérieur des microtubules, les empêchant de croître et de rétrécir comme ils le feraient normalement, et de permettre à l’énergie du sperme de se focaliser sur la nage rapide vers l’ovule.

Les chercheurs spéculent également dans leur étude que la structure pourrait également aider les spermatozoïdes à se diriger dans la bonne direction ou leur permettre de nager rapidement.

Il restera davantage de recherche à effectuer afin d’éclaircir son rôle dans la motilité des spermatozoïdes.

Bien qu’il existe de nombreuses causes d’infertilité chez les hommes, une malformation de la queue des spermatozoïdes, ou ciliopathie, entraine des problèmes d’infertilité dans de nombreux cas.

L’étude publiée dans Scientific Reports : A lumenal interrupted helix in human sperm tail microtubules et présentée sur le site de l’université de Gothenburg : New structure discovered in human sperm tails.