Il s'avère que les spermatozoïdes vont mieux à contre-courant lorsqu'ils nagent ensemble.

Malgré l'idée populaire selon laquelle la cellule reproductrice masculine la plus rapide et la plus adaptée est celle qui remporte la course à la fécondation, la recherche a montré que les spermatozoïdes s'associent souvent pour naviguer dans l'appareil reproducteur féminin chez un large éventail d'espèces de mammifères. Une nouvelle étude publiée dans la revue Frontiers in Cell and Developmental Biology offre des raisons convaincantes derrière un comportement de clustering nouvellement identifié.

Des recherches antérieures menées par l'équipe, dirigées par des scientifiques de l'Université d'État A&T de Caroline du Nord et de l'Université Cornell, ont découvert pour la première fois que les spermatozoïdes se rassemblent naturellement sans s'attacher les uns aux autres lorsqu'ils nagent dans un fluide viscoélastique. C'est le type de fluide rencontré par les spermatozoïdes migrant à travers le col de l'utérus et l'utérus vers l'oviducte où l'ovule est fécondé. Le terme viscoélasticité fait référence à la fois à l'épaisseur et à l'élasticité.

Cependant, les équipes de spermatozoïdes non attachés ne dépassent pas les nageurs solitaires, comme ils le font dans d'autres exemples de comportement de groupe. Par exemple, la tête du sperme de la souris en bois a un crochet qui l'attache physiquement à d'autres spermatozoïdes, reliant des centaines à des milliers dans une sorte de train de sperme plus rapide que le sperme seul.

Aller à contre-courant

Les chercheurs voulaient connaître les avantages biologiques possibles de ce comportement apparemment étrange à une échelle et dans un cadre difficiles à étudier, en particulier les courants de fluide viscoélastique circulant dans des canaux étroits de l'appareil reproducteur féminin. Dans une série d'expériences utilisant du sperme bovin (un bon modèle pour la variété humaine) et un dispositif microfluidique pour imiter les paramètres physiques du tractus féminin, ils ont observé comment les spermatozoïdes regroupés dans un liquide viscoélastique réagissaient à différents scénarios d'écoulement.

Ils ont trouvé trois avantages biologiques potentiels au regroupement des spermatozoïdes, basés sur la force du courant contre lequel les spermatozoïdes doivent voyager. Premièrement, en l'absence de flux, les spermatozoïdes groupés semblent changer de direction moins fréquemment et nager en ligne droite. Contre un flux léger à intermédiaire, les spermatozoïdes groupés sont mieux alignés, comme un banc de poissons se dirigeant vers l'amont. Enfin, sous des débits physiologiques élevés, il semble y avoir une sécurité en nombre contre être emporté par le fort débit.

"En général, je dirais que l'identification des avantages de la motilité qui ne sont pas une amélioration de la vitesse n'est pas habituelle, et donc significative. À certains égards, nous ouvrons de nouvelles voies pour l'examen des performances des spermatozoïdes", a noté le Dr Chih-kuan Tung, co-auteur. et professeur agrégé de physique à la North Carolina A&T State University.

La fertilité a besoin de physique

En tant que physicien de formation, Tung a déclaré qu'il était particulièrement intrigué par la dynamique de protection en jeu lorsque le flux est le plus lourd. "Cela peut ressembler à la formation du peloton en vélo, bien que la mécanique des fluides pour le sperme soit radicalement différente de celle des motards. Nous voudrions certainement en savoir plus à ce sujet."

Regarder le sperme nager n'est pas seulement un sport scientifique. Mieux comprendre la physique de la façon dont les spermatozoïdes naviguent dans l'appareil reproducteur féminin compliqué pour féconder l'ovule peut avoir des implications pour les traitements de l'infertilité et au-delà.

"A plus long terme, notre compréhension peut fournir une meilleure sélection des spermatozoïdes utilisés pour des interventions telles que la fécondation in vitro ou d'autres technologies de reproduction assistée", a déclaré Tung. "Cela peut être nécessaire car [ces méthodes] ignorent généralement certains ou tous les mécanismes de sélection présents dans le tractus féminin et donnent des résultats moins favorables." + Explorer plus loin

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