Des scientifiques de l'Université de York ont ​​montré qu'une queue de sperme utilise des ressorts élastiques interconnectés pour transmettre des informations mécaniques à des parties distantes de la queue, l'aidant à se plier et finalement à nager vers un œuf.

Études précédentes, depuis environ 50 ans, a montré que la queue du sperme, ou flagelle, était constitué d'un système complexe de filaments, reliés par des ressorts élastiques ressemblant à une structure cylindrique. Pendant de nombreuses années, les scientifiques ont cru que ce système fournissait à la queue du sperme un échafaudage, lui permettant de nager dans un environnement hostile vers un œuf.

Nouvelle recherche à l'Université de York, cependant, a montré, par un modèle mathématique, que ce système n'est pas seulement nécessaire pour maintenir la structure de la queue, mais il est également vital pour la façon dont il transmet des informations à des parties très éloignées de la queue, lui permettant de se plier et de se déplacer à sa manière.

Mouvement distinct

Dr Hermès Gadêlha, biologiste mathématique au Département de mathématiques de l'Université, a déclaré:"Les flagelles de sperme avec ce type de structure interne peuvent être vus dans presque toutes les formes de vie. Fait intéressant, bien que la queue du sperme ait une structure interne qui est conservée chez la plupart des espèces - animales et humaines - elles créent toutes des mouvements légèrement différents afin d'atteindre un ovule.

"Cela suggère que la structure de la queue n'est pas toute l'histoire de la façon dont ils effectuent leur mouvement distinct de flexion de la queue."

Le Dr Gadêlha et ses collaborateurs avaient précédemment développé une formule mathématique pour la façon dont les spermatozoïdes se déplacent rythmiquement à travers le fluide, créer des motifs fluides distincts, mais les scientifiques devaient maintenant comprendre ce qui se passait à l'intérieur de la queue des spermatozoïdes qui leur permettait de se déplacer de cette manière.

Sperme mort

Pour comprendre la structure de la queue, les scientifiques ont examiné comment différentes parties de la queue se sont pliées en déplaçant la queue d'un spermatozoïde mort. Étonnamment un mouvement qui a commencé près de la tête du sperme, a entraîné une courbure de sens opposé au bout de la queue, appelé le « phénomène de contre-courbe », suggérant que l'information mécanique est transmise le long des bandes élastiques interconnectées afin de créer un mouvement sur toute la longueur de la queue.

Le Dr Gadêlha a calculé ces mouvements de flexion pour former un modèle mathématique qui aiderait à émettre l'hypothèse des déclencheurs nécessaires dans la queue pour effectuer ces mouvements distincts.

Complexe 'bateau'

Le Dr Gadêlha a déclaré :« Si nous imaginons que la communication avec les parties éloignées de la queue est un peu comme la communication entre des rameurs aux yeux bandés dans un canoë. Les rameurs aux yeux bandés ne peuvent pas voir le mouvement de l'autre pour communiquer quel mouvement faire, et à défaut de se crier, ils doivent plutôt ressentir la mécanique du bateau et le mouvement que fait chaque rameur afin de synchroniser leur mouvement.

"Il semble que les moteurs moléculaires - les" rameurs "à l'intérieur de la queue des spermatozoïdes - fassent la même chose, mais dans un 'bateau' beaucoup plus complexe.

"Le mécanisme d'une queue de sperme crée d'abord un mouvement de glissement entre les filaments, à l'intérieur de cette structure disposée cylindriquement, aboutissant finalement à une flexion de la queue, un peu comme le piston qui convertit le mouvement de va-et-vient en rotation de la roue d'un train. Tout mouvement dans cette séquence complexe semble pouvoir déclencher un mouvement jusqu'aux parties éloignées de la queue.

"La grande question est maintenant, sont des ressorts particuliers dans la queue couplés pour transmettre des informations biomécaniques spécifiques, et ces « rameurs » s'auto-organisent-ils simplement ?

La recherche est publiée dans Journal de la Royal Society Interface .