Fecondation Humaine

Comprendre les différents stades du développement embryonnaire, en particulier ceux qui précèdent et suivent la fécondation permet d'appréhender la complexité de cette étape de la reproduction humaine. De la rencontre entre les spermatozoïdes et l'ovocyte en passant par la fécondation et l'implantation de l'embryon, voici les différents stades du développement embryonnaire.

Dès la fin de la troisième semaine de grossesse, un embryon d'une longueur de deux millimètres environ peut être visible avec une activité cardiaque. Il devra encore subir de nombreuses transformations avant la naissance d'un bébé, mais les événements qui ont eu lieu avant et au cours de la fécondation sont tout aussi fondamentaux.

Bien avant la fécondation proprement dite et immédiatement après, plusieurs événements doivent se succéder : la fabrication des gamètes, leur cheminement, la fécondation proprement dite, la segmentation et la nidation. La rencontre des spermatozoïdes et de l'ovocyte En premier lieu, il faut que les gamètes ou cellules reproductrices, appelées spermatozoïdes et ovocytes dans l'espèce humaine, soient présents.

LES SPERMATOZOÏDES

Chez l'homme, la fabrication des spermatozoïdes débute dans les testicules à l'adolescence et se poursuit en principe toute la vie. Cette "production" ou spermatogénèse se déroule dans les tubes séminifères des testicules à partir de cellules souches ou spermatogonies. Elle se produit dans la paroi des tubes durant 74 jours avant que les spermatozoïdes soient libérés dans le centre de ces tubes séminifères. À ce stade, ils contiennent leur matériel génétique adéquat, soit 23 chromosomes, mais ils ne possèdent pas encore toute leur mobilité ni tout leur pouvoir fécondant. Ce n'est que lors de leur cheminement dans l' épididyme, où ils sont stockés entre deux éjaculations, qu'ils vont acquérir leur pleine maturité. Au cours de ce trajet, les spermatozoïdes acquièrent leur pouvoir fécondant grâce à un phénomène de "capacitation" au contact de la glaire et des muqueuses génitales féminines. Les spermatozoïdes morts sont résorbés au niveau des muqueuses, principalement de l' endomètre. Les spermatozoïdes ne constituent qu'une petite partie du volume d'un éjaculat (2,5 ml en moyenne) : la part la plus importante est constituée du plasma séminal provenant des vésicules séminales et du liquide séminal secrété par la prostate.

LES OVOCYTES

Chez la femme, la maturation des gamètes ou ovocytes, se produit dans les ovaires à partir d'un stock constitué au cours de la vie intra-utérine. Leur nombre maximum, de l'ordre de 7 millions est atteint au 3ème trimestre de la grossesse. À partir de ce stade, cette population d'ovocytes diminue progressivement : à la puberté, il n'en reste que 400 000 et quelques milliers seulement juste avant la ménopause.

Dans les ovaires, les ovocytes sont entourés de cellules folliculaires qui se transforment également. L'ensemble forme un follicule. De la puberté à la ménopause, au cours de chaque cycle ovulatoire, un follicule mature se rompt et libère un ovocyte qui contient encore 46 chromosomes. La moitié sera expulsée lors du contact avec un spermatozoïde, rendant possible la fécondation. Ce follicule dominant a débuté son ultime développement 85 jours avant l'ovulation, accompagné au départ de nombreux autres follicules, l'ensemble formant une cohorte. Seul le follicule dominant atteint la maturité. Les autres stoppent leur croissance à différents stades.

Après la décharge de l'hormone hypophysaire LH, au quatorzième jour d'un cycle de vingt-huit jours, il apparaît une ouverture sur le follicule ovarien mûr, à travers laquelle le liquide folliculaire s'écoule dans le péritoine en entraînant l'ovocyte. Le corps jaune qui se forme sur l'ovaire sécrète très rapidement de la progestérone, qui, entre autres actions biologiques, va entraîner un décalage thermique et faire perdre à la glaire cervicale ses propriétés réceptrices.

À son émission, l'ovocyte est entouré d'une couronne de cellules de la granulosa (corona radiata) et n'a pas achevé sa maturation : il est au stade d'ovocyte II avec 23 chromosomes (22 A + X), après avoir émis son premier globule polaire, et entame sa dernière mitose de maturation. Il est entraîné par un courant de liquide péritonéal vers l'orifice externe de la trompe, qui s'est par ailleurs rapprochée de l'ovaire jusqu'à en balayer la surface avec les franges de son pavillon. L'ovocyte migre dans la trompe sous l'action des cils de l'épithélium tubaire et de mouvements péristaltiques, et il est débarrassé de sa corona radiata au cours de ce trajet.

Le cheminement des gamètes

Si le rapport sexuel a lieu durant une période de fertilité, les 200 à 300 millions de spermatozoïdes qui sont déposés au fond du vagin après l'éjaculation rencontrent un milieu favorable. Les plus mobiles d'entre eux vont pouvoir remonter dans le canal cervical de l'utérus grâce à la glaire qui leur assure survie et capacité de migration. Les quelques centaines de spermatozoïdes qui cheminent dans la trompe ont acquis, après la traversée de la cavité utérine, leur pouvoir fécondant : c'est la capacitation. Ils sont attirés vers une portion dilatée de la trompe, l'ampoule, où se situe l'ovocyte entouré d'un amas cellulaire : le cumulus.

L'extrémité de la trompe est en effet pourvue de franges destinées à capter l'ovocyte expulsé par un ovaire. Au cours des dernières heures qui précèdent l'ovulation proprement dite, le follicule dominant, qui mesure de 16 à 20 mm de diamètre, déforme la surface d'un des ovaires. Il a reçu des stimulations hormonales majeures rendant l'ovocyte apte à être fécondé. Elles permettent la rupture de la paroi folliculaire et l'expulsion de l'ovocyte qui ne possède une durée de vie que de 8 à 10 heures.

La fécondation

Dans la trompe, les spermatozoïdes capacités traversent les cellules du cumulus et viennent adhérer à une deuxième barrière cellulaire entourant l'ovocyte : la zone pellucide. Ceci entraîne une réaction au niveau de la tête de certains spermatozoïdes, qui vont libérer des enzymes leur permettant de franchir la zone pellucide. Le premier spermatozoïde qui va la traverser fusionne avec la membrane cellulaire de l'ovocyte, ce qui provoque en quelques secondes l'activation de l'ovocyte. Elle se traduit par de nombreuses réactions avec des conséquences majeures :

• Une transformation chimique de la zone pellucide qui devient ainsi imperméable aux spermatozoïdes. La monospermie est respectée ;
• L'expulsion du 2 ème globule polaire qui fait désormais de l'ovocyte une cellule haploïde, c'est à dire contenant 23 chromosomes ;
• La phagocytose du spermatozoïde qui permet à ses 23 chromosomes de pénétrer à l'intérieur de l'ovocyte devient un oeuf.

Le matériel chromosomique provenant des deux parents est encore distinct à ce stade. Il est contenu dans deux formations appelées pronucléus qui vont migrer l'une vers l'autre au centre de l’œuf, guidées par des microfilaments. Les chromosomes paternels et maternels s'apparient alors (le chromosome n°1 du père avec le chromosome n°1 de la mère, et ainsi de suite) et un nouvel ensemble chromosomique est alors formé : il s'agit du patrimoine génétique totalement original d'un nouvel individu.

Son sexe génétique est d'ores et déjà déterminé : si parmi les 23 chromosomes paternels introduits dans l'oeuf par le spermatozoïde figure le Y, c'est un futur garçon qui vient d'être créé. Si c'est un X qui est apporté par le père, c'est une petite fille qui naîtra dans neuf mois puisque l'autre chromosome sexuel provenant de la mère est obligatoirement un X.

L'oeuf, qui possède alors 23 paires de chromosomes, est dit diploïde et la fécondation est terminée. La première division cellulaire, ou mitose, qui permet d'obtenir une deuxième cellule identique à la première, survient peu de temps après. Ainsi apparaît un nouvel embryon à deux cellules. Ces deux cellules vont à leur tour se diviser pour en donner quatre et ainsi de suite...

La segmentation et la progestation

Les cellules qui se divisent rapidement possèdent le même patrimoine génétique. Jusqu'au 3ème jour après la fécondation, ces cellules, une dizaine environ, sont dites totipotentes. Cela signifie que chacune d'entre elles prise isolément peut reprendre sa division et fournir un embryon complet. Lorsque, à ce stade, l'ensemble cellulaire provenant de la fécondation se scinde spontanément en deux, une grossesse gémellaire peut survenir, avec dans ce cas des jumeaux homozygotes (ou vrais jumeaux). À ce stade, l'embryon apparaît au microscope comme un amas dense de cellules de petite taille. Il a déjà cheminé dans la trompe en direction de l'utérus. Au 4ème-5ème jour, l'ensemble, qui porte le nom de morula, est formé d'une trentaine de cellules appelées blastomères. Il arrive à proximité de la cavité utérine.

A partir du 5ème -6ème jour, l'aspect microscopique de l'embryon change car les cellules commencent à se différencier pour former un blastocyste (de trois dixièmes de millimètre de diamètre.). Les cellules en périphérie forment le trophoblaste qui est à l'origine des annexes embryonnaires (placenta et membranes). Le centre de l’œuf se creuse pour former une cavité remplie de liquide et le reste des cellules embryonnaires se concentre à un de ses pôles et forme le bouton embryonnaire. C'est à ce niveau que les couches cellulaires vont poursuivre leur différenciation pour progressivement constituer les divers tissus de l'embryon. Cette transformation se fait alors que l’œuf est encore dans la trompe. Il va pouvoir alors entrer dans la cavité utérine.

L'implantation de l'embryon : la nidation

Six jours après la fécondation, alors que l’œuf est dans la cavité utérine, la membrane pellucide, qui l'entoure encore complètement, se rompt. Le blastocyste en sort et les cellules du trophoblaste qui sont à sa surface vont entrer en contact avec la muqueuse de l'utérus : l'endomètre. Durant quelques jours, ces cellules trophoblastiques se multiplient et s'incrustent en profondeur dans l'endomètre afin de mettre en place, avec l'organisme maternel, les échanges nécessaires au développement de l'embryon. Il s'agit d'une véritable greffe qui ne peut réussir que grâce à l'action "anti-rejet" du trophoblaste qui tend à "masquer" les antigènes embryonnaires. Sans cette action, l'embryon qui a un patrimoine génétique différent de celui de sa mère, devrait être reconnu comme un corps étranger et rejeté par le système immunitaire maternel.

Pour que cette implantation réussisse, il faut aussi que l'endomètre soit prêt à se laisser coloniser par le trophoblaste embryonnaire : l'implantation ne peut en effet se faire au cours d'un cycle normal qu'aux alentours du 21ème jour, lorsque la muqueuse a reçu les stimulations hormonales idéales, essentiellement par les œstrogènes dans un premier temps, puis par la progestérone. Son trophoblaste rudimentaire (précurseur du placenta) sécrète très vite de l'HCG, dont la détection est à la base des tests de grossesse, et qui va stimuler le corps jaune : loin de se tarir, les sécrétions estroprogestatives de ce dernier vont augmenter régulièrement et maintenir l'endomètre en place : c'est l'aménorrhée gravidique. Il faut noter le rôle essentiel du corps jaune et de ses sécrétions hormonales, tant au cours de la progestation (contractions des trompes, nutrition de l’œuf libre par les sécrétions génitales) que pendant la nidation (préparation adéquate de l'endomètre) et le début de la grossesse.

L'envahissement de l'endomètre par le trophoblaste aboutit en quelques jours à un équilibre qui se traduit par le développement d'un élément primordial pour le bon déroulement de la grossesse débutante : le placenta. Il permet les nombreux échanges mère/fœtus mais également la synthèse d'hormones. Durant ce temps, l'embryon se développe avec l'apparition de la cavité amniotique. À la fin de la troisième semaine après la fécondation, il mesure environ deux millimètres et un cœur embryonnaire assure déjà la circulation sanguine primitive. Ses battements peuvent alors être détectés en échographie. Ils signent la présence d'une grossesse évolutive.