Chaque race végétale ou animale se reproduit grâce à des cellules reproductrices appelées gamètes. Chez les animaux, ils sont produits par les gonades tandis que chez les végétaux, ils se forment dans les étamines. Chez les humains en revanche, on parlera plutôt de spermatozoïdes et d’ovules, formés respectivement dans les testicules (homme) et les ovaires (femme). Qu’est-ce qui les différencie ? Quelles sont leurs caractéristiques ? Nous vous livrons ici toutes les réponses point par point.
Sommaire :
Qu’est-ce qu’un gamète ?
Fonctionnement pour les animaux et végétaux
Les gamètes chez les humains – Les spermatozoïdes – Les ovules – Les gonades – La méiose
La production des gamètes – La spermatogenèse – L’ovogenèse
Qu’est-ce qu’un gamète ?
C’est une cellule reproductrice qui, à maturité, peut se combiner avec une autre cellule qui lui est complémentaire. Cette fusion donne naissance à un nouvel être vivant eucaryote (organisme ayant un noyau et des mitochondries). Autrement dit, les gamètes assurent la reproduction sexuée.
Ces cellules haploïdes (chromosome en un exemplaire) sont formées d’un ensemble complet de n chromosomes différents. Cependant, il est moins fréquent de rencontrer des gamètes de types polyploïdes, c’est-à-dire ayant plus de deux lots de chromosomes.
C’est la gamétogenèse qui permet d’obtenir les gamètes. Ce processus est précédé ou suivi par la méiose qui correspond à une division cellulaire particulière due à la diminution à n de la quantité de chromosomes.
On parle de fécondation lorsque deux gamètes fusionnent pour produire une cellule unique ou zygote, comprenant deux fois plus de chromosomes. Son développement entraîne la formation d’un nouvel organisme diploïde.
Comment cela se passe-t-il chez les animaux et les végétaux ?
En comparaison, que ce soit chez les animaux ou chez les végétaux, les gamètes mâles et femelles diffèrent par leur taille et leur quantité. Les femelles sont alors plus grosses, mais en nombre réduit tandis que les mâles sont plus petits, mais plus nombreux.
Les gamètes mâles des animaux sont les spermatozoïdes et ceux des végétaux sont les grains de pollen qui viennent des étamines. Les gamètes femelles, pour les deux espèces, s’appellent ovules, mais chez les végétaux, ils sont également connus sous le nom d’oosphère.
Et chez les humains ?
Les spermatozoïdes sont les gamètes mâles et les ovules, les gamètes femelles chez les humains. Chez les hommes, ils sont produits dans les testicules tandis que chez les femmes, ils se forment dans les ovaires. Ils peuvent se fusionner pendant une fécondation in vitro ou au cours d’un rapport sexuel. La fécondation qui a lieu pendant ce contact entre les deux gamètes donne naissance à l’embryon qui sera le futur bébé.
Les spermatozoïdes
La production quotidienne de spermatozoïde chez un homme, de la puberté à son décès, peut atteindre jusqu’à 350 millions. Ils sont formés de trois parties :
- Une tête où se trouvent les composants et lui permettant de s’introduire dans les couches qui protègent l’ovule ;
- Une pièce intermédiaire où l’énergie nécessaire à son déplacement est produite par les mitochondries ;
- Un flagelle permettant la propulsion du spermatozoïde.
Les ovules
Le cas de la femme diffère de celui de l’homme pour deux raisons principales. D’abord, de la puberté à la ménopause, elle expulse un ovule tous les mois. Pendant cette période, elle produit près de 400 gamètes femelles. Ensuite, lorsque la ménopause est entamée (45-55 ans), elle ne peut plus se reproduire. Pendant la période de procréation, les deux ovaires s’alternent pour fabriquer les ovules (le cycle de production est connu sous le nom de cycle menstruel).
Par ailleurs, l’ovule est formé d’un cytoplasme contenant un noyau et fait environ 24 fois la taille d’un spermatozoïde. Elle est également protégée par des couches destinées à attirer les gamètes mâles.
Tableau de comparaison des gamètes mâles et femelles
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Spermatozoïde |
Ovule |
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Taille |
60/1000 de mm |
100/1000 de mm |
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Déplacement |
Mobile grâce au flagelle |
Immobile et se déplace grâce aux cils vibratiles des trompes |
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Longévité |
Entre 3 et 5 jours |
Entre 1 et 2 jours |
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Nourriture |
Substance sécrétée par la prostate et les vésicules séminales |
Sécrétions du cytoplasme |
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Conservation |
Grâce au sperme à une température particulièrement basse |
Ne se conserve pas |
Les gonades : le lieu de la formation des cellules sexuelles
Les gonades (testicules chez l’homme et ovaire chez la femme) sont les organes reproducteurs où se forment les cellules sexuelles. Dès le stade fœtal, ceux du futur bébé contiennent déjà des cellules qui vont plus tard devenir, à la puberté, des cellules sexuelles.
La méiose : la formation des gamètes
Afin de garder le nombre de chromosomes à la fusion, il est d’abord réduit de moitié. Cette réduction permet de conserver les caractéristiques de l’espèce et se fait pendant « la méiose ». Pendant ce processus, 4 cellules haploïdes à n chromosomes se forment à partir d’une cellule diploïde à 2n chromosomes. Cette division cellulaire particulière est également appelée division réductionnelle. Toutefois, il faut noter que les chromosomes ne peuvent se dupliquer qu’une seule fois.
La méiose comprend deux stades permettant au noyau de se diviser deux fois. Elles sont, dans l’ordre, la division réductionnelle ou hétérotypique et la division équationnelle ou homéotypique. La première permet la réduction du nombre de chromosomes de moitié, tandis que la deuxième donne naissance aux chromatides (deux pour chaque chromosome scindé).
- La première division cellulaire de la méiose (division I ou réductionnelle)
Une migration des chromosomes vers le centre de la cellule a lieu pendant ce processus. Chaque paire de chromosomes est placée face à face au niveau de la plaque équatoriale. Des tétrades se forment alors grâce aux chromatides des paires de chromosomes homologues. C’est à leur niveau qu’ont lieu les liaisons ainsi que les échanges entre les chromatides, permettant ainsi la combinaison génétique et la formation de nouveaux chromosomes. Les paires de chromosomes se séparent alors après les échanges. Pour terminer la première division, un chromosome de chaque paire rejoint les pôles de la cellule.
- La seconde division cellulaire de la méiose (division II ou équationnelle)
Il s’agit d’une division des cellules haploïdes comme pour la mitose. Lors de cette division cellulaire, la fin de chaque métaphase correspond à la fissuration des centromères, et les deux chromatides issues de chaque chromosome rejoignent les pôles de la cellule à la fin de la division.
Deux brassages génétiques se font alors pendant la méiose, dont le premier se déroule lors du crossing over à cause du réassemblage des brins d’ADN et le second lors de la division des paires de chromosomes dans une des cellules filles (cellule née de la division d’une cellule mère après une mitose). Des gamètes ayant un arrangement génétique unique sont en effet produits à partir de ces recombinaisons.
Étant à la base de la génomique et de la génétique classique, elles jouent également un rôle important dans le positionnement des gènes et dans l’établissement des cartes génétiques.
À l’issue d’une méiose, la probabilité que deux gènes d’un même chromosome soient encore liés est inversement proportionnelle à leur écart. Si cette probabilité est de 50%, on parle de gènes indépendants.
La production des gamètes chez l’être humain
La spermatogenèse (chez l’homme)
Avant de rejoindre l’épididyme (organe situé contre la paroi du testicule), les spermatozoïdes qui sortent justement des testicules sont encore pratiquement immobiles et immatures. Pendant leur déplacement vers cette voie spermatique, ils gagnent en vitesse et deviennent féconds. Ce trajet dure environ une vingtaine de jours.
La contraction vigoureuse du muscle lisse formant les parois de l’épididyme libère les spermatozoïdes qui se trouvent dans sa queue. Cette expulsion permet alors à ces gamètes mâles de rejoindre le conduit déférent.
La spermatogenèse correspond effectivement à la formation des gamètes mâles. Ce sont les spermatogonies ou cellules souches se trouvant au niveau des tubes séminifères (là où se forment les spermatozoïdes dans les testicules) et qui se transforment en spermatozoïdes. Il y a trois étapes de transformation dans les testicules :
- Les spermatogonies se multiplient pour que le nombre de cellules germinales souches reste inchangé ;
- La méiose qui correspond au passage des cellules du stade de 2n chromosomes (stade diploïde) au stade de n chromosome (stade haploïde) ;
- La formation des spermatozoïdes par différenciation.
L’ovogenèse (chez la femme)
L’ensemble de tous les processus de production d’ovocytes, qui seront plus tard les ovules, s’appelle ovogenèse. Ces ovules sont les cellules sexuelles femelles correspondant aux gamètes à « n » chromosomes. Toutes les étapes de leur production se déroulent intégralement dans l’ovaire. La gamétogenèse représentant le premier rôle de l’ovogenèse permet d’obtenir les ovocytes II. Elles ont une taille supérieure aux cellules formées par l’organisme humain et sécrètent le vitellus, le liquide permettant de faciliter le développement du futur bébé. Son second rôle correspond à la folliculogenèse à partir de laquelle se forment les hormones.
Que se passe-t-il précisément pendant l’ovogenèse ?
Avant la naissance : Cette période s’étend généralement de la 15ème semaine de grossesse jusqu’au 7ème mois. La formation des cellules germinales se termine 4 semaines après l’épiblaste (ou ectoblaste). Elles rejoignent ensuite le lécithocèle (la partie inférieure des dérivés du bouton embryonnaire) au niveau de la paroi de l’allantoïde (une poche embryonnaire), ce sont des gonocytes (gamètes primitifs). À la cinquième semaine, elles se déplacent vers les futurs gonades ou crêtes génitales. Et c’est au cours de ce déplacement que les gonocytes commencent à évoluer.
La phase de multiplication : Les ovogonies se forment grâce aux différentes mitoses qui se succèdent et que les gonocytes doivent subir. À la fin de cette multiplication, leur nombre peut atteindre jusqu’à près de 7 millions. Cependant, ils ne peuvent pas se renouveler.
L’ovogenèse ne se termine pas aux mitoses goniales puisque des ponts cytoplasmiques relient encore les gonies venant d’une même cellule mère. Cette connexion contribue à la synchronisation du développement.
La phase de maturation : La méiose commence à la 12ème semaine lorsque les cellules ne peuvent pas encore sortir de la prophase I au stade dictyé (diplotène). À partir de là, les ovogonies prennent le nom d’ovocytes primaires. C’est la sécrétion de substance folliculaire issue de la corona radiata (cellules folliculaires entourant l’ovocyte) qui provoque ce blocage de la méiose. Ce sont :
- L’OMI ou Ovocyte Meiotic Inhibitor ;
- L’AMP cyclique (adénosine monophosphate cyclique), qui bloque la synthèse de MPF (Maturation Promoting Factor ou Facteur promoteur de la mitose).
Du 7ème mois de la vie fœtale à la puberté : C’est la période d’atrésie folliculaire pour les follicules et les cellules germinales. À la naissance, le nombre d’ovocytes I est réduit à 700 000 et descend jusqu’à 400 000 à la puberté.
De la puberté à la ménopause : Pendant cette période, les ovocytes I et les follicules vont former de petits groupes actifs, mais un seul ovocyte I résistera à l’atrésie. Il subira encore les transformations suivantes à l’ovulation :
- Finalisation de la méiose I pour aboutir à l’expulsion du GPI ou premier globule polaire ;
- Début de la méiose II et blocage en métaphase à cause des facteurs cytoplasmiques ou CSF ;
- Déplacement de l’ovocyte II ou ovocyte mature vers les trompes utérines c’est-à-dire le 1/3 externe.
À ce stade, la rencontre de l’ovocyte II avec un spermatozoïde déclenche son réveil physionomique. Cela lui permet de terminer sa méiose pour former une cellule œuf et expulser le deuxième globule polaire ou GPII. La période de maturation de l’ovocyte se termine et met fin à l’ovogenèse. Si aucune fécondation ne se produit, l’ovocyte II qui n’a pas terminé sa méiose disparaîtra avec les menstruations. Ces dernières viennent de la dégénérescence de l’endomètre qui évolue de manière cyclique.
Consulter aussi la définition de Zygote.