Une nouvelle recherche remet en question une hypothèse vieille de plusieurs siècles

Une percée dans la science de la fertilité par des chercheurs de Bristol et du Mexique a brisé la vision universellement acceptée de la façon dont les spermatozoïdes «nagent».

Plus de trois cents ans après qu’Antonie van Leeuwenhoek a utilisé l’un des premiers microscopes pour décrire le sperme humain comme ayant une «queue, qui, en nageant, se cogne avec un mouvement semblable à un serpent, comme des anguilles dans l’eau», les scientifiques ont révélé qu’il s’agissait d’une illusion d’optique .

À l’aide de la microscopie 3D et des mathématiques de pointe, le Dr Hermes Gadelha de l’Université de Bristol, le Dr Gabriel Corkidi et le Dr Alberto Darszon de l’Universidad Nacional Autonoma de Mexico, ont été les pionniers de la reconstruction du véritable mouvement de la queue du sperme en 3-D.

En utilisant une caméra haute vitesse capable d’enregistrer plus de 55000 images en une seconde et une platine de microscope avec un dispositif piézoélectrique pour déplacer l’échantillon de haut en bas à une vitesse incroyablement élevée, ils ont pu scanner le sperme nageant librement en 3-D .

L’étude révolutionnaire, publiée dans la revue Progrès scientifiques, révèle que la queue du sperme est en fait bancale et ne remue que d’un côté. Alors que cela devrait signifier que le coup unilatéral du sperme le ferait nager en rond, les spermatozoïdes ont trouvé un moyen intelligent de s’adapter et de nager vers l’avant.

« Les spermatozoïdes humains ont compris que s’ils roulaient en nageant, tout comme des loutres espiègles tirant des bouchons dans l’eau, leur attaque unilatérale se compenserait et ils nageraient vers l’avant », a déclaré le Dr Gadelha, chef du laboratoire Polymaths du département de Bristol. de mathématiques de l’ingénieur et un expert en mathématiques de la fertilité.

« La rotation rapide et hautement synchronisée des spermatozoïdes provoque une illusion vue d’en haut avec des microscopes 2D – la queue semble avoir un mouvement symétrique d’un côté à l’autre, » comme des anguilles dans l’eau « , comme décrit par Leeuwenhoek dans le 17 siècle.

« Cependant, notre découverte montre que les spermatozoïdes ont développé une technique de nage pour compenser leur déséquilibre et, ce faisant, ont ingénieusement résolu un puzzle mathématique à une échelle microscopique: en créant une symétrie par asymétrie », a déclaré le Dr Gadelha.

« La rotation du sperme humain en forme de loutre est cependant complexe: la tête du sperme tourne en même temps que la queue du sperme tourne dans le sens de la nage. Ceci est connu en physique sous le nom de précession, un peu comme lorsque les orbites de la Terre et de Mars précèdent autour. le soleil. »

Les systèmes d’analyse de sperme assistés par ordinateur utilisés aujourd’hui, à la fois dans les cliniques et pour la recherche, utilisent encore des vues 2D pour observer le mouvement des spermatozoïdes. Par conséquent, comme le premier microscope de Leeuwenhoek, ils sont toujours sujets à cette illusion de symétrie tout en évaluant la qualité du sperme. Cette découverte, avec son utilisation novatrice de la technologie des microscopes 3D combinée aux mathématiques, peut fournir un nouvel espoir pour percer les secrets de la reproduction humaine.

« Avec plus de la moitié de l’infertilité causée par des facteurs masculins, la compréhension de la queue du sperme humain est fondamentale pour développer de futurs outils de diagnostic pour identifier les spermatozoïdes malsains », ajoute le Dr Gadelha, dont les travaux ont déjà révélé la biomécanique de la flexion du sperme et les tendances rythmiques précises qui caractériser la façon dont un sperme avance.

Le Dr Corkidi et le Dr Darszon ont été les pionniers de la microscopie 3D pour la nage du sperme.

«Ce fut une incroyable surprise, et nous pensons que notre microscope 3D ultramoderne dévoilera beaucoup plus de secrets cachés dans la nature. Un jour, cette technologie sera disponible dans les centres cliniques», a déclaré le Dr Corkidi.

« Cette découverte va révolutionner notre compréhension de la motilité des spermatozoïdes et de son impact sur la fécondation naturelle. On en sait si peu sur l’environnement complexe à l’intérieur de l’appareil reproducteur féminin et sur la façon dont la nage des spermatozoïdes affecte la fécondation. Ces nouveaux outils nous ouvrent les yeux sur les capacités étonnantes des spermatozoïdes. », a déclaré le Dr Darszon.