La gamétogenèse est la formation de ce que l’on appelle les gamètes par méiose à partir des cellules germinales. Ce processus permet de réduire le contenu génétique des cellules germinales de diploïde (2n, double) à haploïde (n, simple), c’est-à-dire à la moitié du nombre de chromosomes contenus dans une cellule normale de l’espèce en question. Chez l’homme, le processus qui vise à produire des spermatozoïdes est appelé spermatogenèse, qui a lieu dans les testicules, et chez la femme, le résultat est l’ovocyte, appelé ovogenèse, qui a lieu dans les ovaires.
Ce processus se déroule en deux divisions chromosomiques et cytoplasmiques, appelées première et deuxième divisions méiotiques ou simplement méiose I et méiose II. Ces deux divisions comprennent la prophase, la métaphase, l’anaphase et la télophase.
Au cours de la méiose I, les membres de chaque paire homologue de chromosomes sont d’abord réunis, puis séparés par le fuseau mitotique et répartis entre les différents pôles de la cellule. Au cours de la méiose II, les chromatides sœurs formant chaque chromosome se séparent et sont réparties dans les noyaux des nouvelles cellules. Entre ces deux phases successives, il n’y a pas de phase S (duplication de l’ADN).
La méiose n’est pas un processus parfait ; des erreurs dans la mitose sont parfois responsables d’anomalies chromosomiques importantes. La méiose parvient à maintenir constant le nombre de chromosomes dans les cellules de l’espèce afin de conserver l’information génétique.
En général, les membres d’une paire de chromosomes ne se rencontrent pas à proximité les uns des autres, que ce soit dans la cellule au repos ou lors de la division mitotique. Ils n’entrent en contact intime que lors des divisions méiotiques ou de maturation des cellules germinales.
Ovogenèse
L’ovogenèse est le processus de formation des gamètes femelles qui a lieu dans les ovaires. Les ovogonies, situées dans les follicules ovariens, se développent et subissent des modifications ; celles-ci conduisent à la première division méiotique qui aboutit à un ovocyte primaire (contenant la majeure partie du cytoplasme) et à un premier corpuscule polaire (dont le rôle est de porter la moitié des chromosomes totaux de l’espèce). Les deux cellules résultantes subissent la méiose II de l’ovocyte, qui dure 1 à 2 semaines, puis forment une grande cellule (qui contient la majeure partie du cytoplasme) et un deuxième corpuscule polaire, qui se désintègre rapidement, tandis que la grande cellule se développe en gamètes femelles appelés ovocytes. Le gamète femelle est bloqué en méiose II, plus précisément en métaphase II.
L’ovogenèse comporte plusieurs phases et/ou des phases distinctes, à savoir
L’ovogenèse commence avant la naissance et s’achève pendant la vie reproductive de la femelle, au moment de la fécondation.
Spermatogenèse
La spermatogenèse est le processus de production des gamètes mâles (spermatozoïdes) qui sont produits dans les testicules, plus précisément dans les tubules séminifères. Dans ce cadre, les processus suivants se distinguent :
Dans la spermatogenèse, quatre spermatozoïdes sont produits par cellule germinale.
Gonades
Également appelées organes sexuels primaires
Elles fonctionnent comme des glandes mixtes dans la mesure où elles produisent des hormones et des gamètes. Les organes sexuels secondaires sont les structures qui arrivent à maturité à la puberté et qui sont essentielles pour le soin et le transport des gamètes, et sont considérées comme des caractéristiques sexuellement attrayantes.
Le rôle des hormones dans la spermatogenèse.
La testostérone est la principale hormone mâle, synthétisée par un groupe de cellules appelées cellules de Leydig. L’hypothalamus sécrète le facteur de libération des gonadotrophines (GnRH), qui stimule l’adénohypophyse pour qu’elle libère l’hormone lutéinisante dans les ovaires, ce qui stimule la formation du corps jaune, l’ovulation et la synthèse de l’œstradiol et de la progestérone. L’hormone folliculo-stimulante (FSH) dans les ovaires stimule la croissance folliculaire et la spermatogenèse dans les testicules.
Gamétogenèse in vitro ou GIV (GIV)
La gamétogenèse in vitro (GIV) est une procédure permettant d’obtenir artificiellement des gamètes fonctionnels (spermatozoïdes et ovules) à partir de cellules différenciées de l’individu adulte, telles que les cellules de la peau.
Cette technique consiste à prélever des cellules différenciées sur la peau d’une personne adulte et à les reprogrammer pour qu’elles se comportent comme des cellules souches embryonnaires pluripotentes ou iPSC (Induced Pluripotent Stem Cell). Elles sont ensuite stimulées pour se différencier en ovules et en spermatozoïdes qui, à leur tour, sont utilisés dans la génération in vitro d’un embryon qui sera implanté dans l’utérus d’un adulte sain.
Dès 1962, John Bertrand Gurdon a montré que les cellules différenciées conservaient leur pluripotence et, en 2006, Shinya Yamanaka a découvert l’existence de quatre gènes impliqués dans la capacité de différenciation : Oct3/4, Sox2, Kfl4 et C-Myc. Une fois qu’une cellule s’est différenciée, l’expression de ces gènes est inhibée (elle perd la capacité de se différencier à nouveau). Cependant, la réactivation de ces gènes peut entraîner la dédifférenciation de cellules somatiques adultes différenciées en cellules souches pluripotentes induites ou iPSC.
En reconnaissance de leur contribution à la science, les deux scientifiques ont reçu le prix Nobel en 2012 et, bien que cette technique n’ait été réalisée à ce jour que sur des souris, elle devrait à l’avenir pouvoir être appliquée à l’homme, avec toutes les implications éthiques et juridiques que cela implique.
Les experts qualifient cette technologie de prometteuse et affirment qu’elle pourrait améliorer les techniques actuelles de fécondation in vitro. De plus, si elle pouvait être réalisée chez l’homme, les applications seraient nombreuses. D’une part, elle faciliterait le processus d’obtention des échantillons et permettrait de se passer d’interventions chirurgicales dans les cas où l’extraction des gamètes est compliquée. D’autre part, il s’agit d’une bonne alternative pour les couples qui ne peuvent pas produire de gamètes mais qui souhaitent avoir des enfants. Elle permettrait également d’éviter aux femmes d’être exposées à de fortes doses de médicaments pour prélever les ovules nécessaires à la fécondation in vitro, ce qui est souvent le cas actuellement.
Bien que les avantages potentiels de cette technique soient nombreux, le plus grand obstacle auquel elle se heurte actuellement est celui des comités éthiques, car elle permettrait également aux couples de même sexe d’avoir des enfants biologiques et aux femmes célibataires de concevoir sans avoir besoin d’un donneur masculin.