Flagellum beating, DNA packing, Geolocalization… The strategies to fertilize the oocyte are more and more detailed by the researchers. This is a marathon for the cells.

Battre la mesure. Tel serait le secret d’un spermatozoïde performant. Sans un tempo précis de son long flagelle, celui-ci n’aurait en effet aucune chance de féconder un ovule ! « Deux oscillations par seconde pendant deux minutes, avec un angle d’attaque de 20 degrés environ », détaille Christine Gourier, du Laboratoire de physique statistique (ENS/CNRS), à l’origine de cette découverte voici quelques mois avec son doctorant Benjamin Ravaux. À ces seules conditions, il peut alors s’immobiliser dès l’objectif atteint pour fusionner sa membrane avec celle de l’ovule dans la minute qui suit. Et libérer ainsi l’information génétique dont il est porteur. Car, contrairement à ce que les chercheurs pensaient jusqu’alors, le flagelle — qui mesure 12 fois la taille de la tête — n’est pas qu’un moyen de locomotion permettant d’atteindre la cible le plus vite possible. « Si le battement est trop rapide (3 oscillations/s), le spermatozoïde va garder un point de contact avec l’enveloppe et pivoter sur l’ovocyte jusqu’à épuisement. Trop faible (1 oscillation/s), il peut au contraire perdre ce contact », poursuit Christine Gourier.

Pour étudier aussi finement la frénésie du nageur, l’équipe a conçu un dispositif microfluidique.
Un micro-coquetier Un flagelle taille XXL permettant d’immobiliser un ovocyte dans un compartiment et de transférer ensuite les spermatozoïdes un à un à travers un microcanal, en changeant les angles d’attaque. C’est ainsi que les contraintes mécaniques sont apparues déterminantes pour traverser la membrane de la cellule femelle, ultime obstacle de cette course stratégique. Le premier spermatozoïde qui franchit la ligne d’arrivée ferme en effet la porte aux autres. Car l’enveloppe glycoprotéique qui protège l’ovule se bloque aussitôt.

Du moins en théorie, deux coureurs pouvant arriver ex aequo, fusionnant simultanément. « Mais deux noyaux mâles dans un ovocyte, ça ne donne rien, et surtout pas des jumeaux », rappelle la chercheuse. Ainsi, sur la dizaine de cellules reproductrices mâles qui seront bien positionnées et auront suivi le bon tempo pour tenter leur chance, une seule y parviendra… ou pas. Et, cette fois, cela ne dépend plus seulement de l’activité du flagelle. Ces survivants doivent aussi montrer patte blanche à l’ovocyte sur le plan chimique. Ils ont eu toute la durée de la course effrénée pour se préparer à l’épreuve, en subissant des modifications physiologiques déclenchées au contact des sécrétions de l’appareil génital féminin. Les spermatozoïdes fécondants vont peu à peu libérer le contenu de leur acrosome, un cocktail d’enzymes qui se déverse sur leur tête. Sa composition est déterminante pour parvenir à traverser les 12 micromètres d’épaisseur de la barrière glycoprotéique entourant l’ovule… ou échouer. Rien ne sert donc de courir, il faut donc être chimiquement élu !