Une équipe de chercheurs ayant recours à la cryotomographie électronique, qui permet d’obtenir une image microscopique en 3D, a récemment identifié une nano-structure inconnue à ce jour à l’intérieur de la queue des spermatozoïdes.
Les spermatozoïdes sont essentiels à notre reproduction, il serait donc facile de supposer que nous avons une connaissance détaillée de leur apparence. Et pourtant. Une équipe internationale de chercheurs a en effet identifié une nano-structure complètement nouvelle à l’intérieur des queues de spermatozoïdes, grâce à l’utilisation de la tomographie cryoélectronique. La méthode, pour laquelle Joachim Frank, Jacques Dubochet et Richard Henderson ont reçu un prix Nobel de chimie en 2017, permet de produire des images 3D de structures cellulaires.
Grâce à cette méthode révolutionnaire, de petites structures individuelles peuvent être observées à l’intérieur même d’une cellule. Les chercheurs se sont pour cette étude penchés sur la queue d’un spermatozoïde, essentielle pour permettre à ce petit nageur de féconder un ovule, ou au moins pour tenter sa chance. La queue d’un spermatozoïde est une machinerie très complexe composée d’environ un millier de types de blocs de construction différents. Les plus importants d’entre eux sont appelés tubulines, qui forment de longs tubes.
Des milliers de protéines motrices – des molécules capables de bouger – sont apposées sur ces tubes. En étant fixées à un microtubule et en évoluant sur le microtubule adjacent, les protéines motrices permettent d’engendrer le mouvement de la queue du spermatozoïde. Celle-ci se courbe alors, permettant aux spermatozoïdes de nager. Le mouvement de milliers de protéines motrices doit donc être coordonné dans les moindres détails afin que les spermatozoïdes puissent nager.
Pour tenter de mieux comprendre les mécanismes à l’œuvre, les chercheurs ont donc fait appel à la cryotomographie électronique. Et quelle ne fut pas leur surprise : « Lorsque nous avons regardé les premières images 3D de la dernière partie d’une queue de spermatozoïde, nous avons remarqué quelque chose que nous n’avions jamais vu auparavant à l’intérieur des microtubules : une sorte de spirale qui s’étend à partir de la pointe du spermatozoïde et mesure environ un dixième de la longueur de la queue », explique Johanna Höög, du département de chimie et de biologie moléculaire de l’Université de Göteborg, en Suède.
La découverte amène donc les chercheurs à s’interroger sur le rôle de cette structure en spirale. Ils émettent néanmoins une hypothèse : « Nous pensons que cette spirale agit un peu comme un bouchon à l’intérieur des microtubules, en les empêchant d’allonger et de rétrécir, ce qui permet à l’énergie des spermatozoïdes d’être entièrement dévolue à la nage rapide vers l’ovule », suggère la chercheuse.
De nouveaux travaux seront nécessaires pour en avoir le cœur net. Toujours est-il que le fait de comprendre tous les mécanismes en jeu pourrait conduire à de nouveaux traitements visant à augmenter la mobilité des spermatozoïdes pauvres, cause majeure de l’infertilité chez les hommes. Elle pourrait également ouvrir aussi la voie à une nouvelle méthode de contraception masculine.
Vous retrouverez tous les détails de cette étude dans la revue Scientific Reports.
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