Une équipe collaborative de chercheurs de l’Institut nationwide de biologie fondamentale, de l’Université de Tokyo et de l’Université de Gunma au Japon a rapporté que dans l’hépatique Marchantia polymorpha, le nombre de mitochondries dans le spermatozoïde (sperme) est contrôlé par l’autophagie pendant la spermiogenèse.
La plupart des cellules eucaryotes possèdent des mitochondries en nombre et en formes très variables selon le sort de cellule et les conditions cellulaires. Par rapport à d’autres forms de cellules, les spermatozoïdes eucaryotes présentent généralement une morphologie et une distribution mitochondriales caractéristiques, tout en présentant également une diversité remarquable parmi les espèces.
Bien que le mot “sperme” évoque des pictures de spermatozoïdes de mammifères qui “nagent”, certains groupes de plantes utilisent également des spermatozoïdes pour la replica sexuée. Un de ces groupes est celui des bryophytes que l’on trouve couramment dans les parcs urbains et les arrière-cours des maisons.
Une seule cellule somatique de bryophyte possède entre des dizaines et des centaines de mitochondries. En revanche, la cellule spermatozoïde possède un nombre fixe de deux mitochondries : l’une dans la tête et l’autre dans la queue du corps cellulaire. Cependant, le mécanisme par lequel ces deux mitochondries se forment au cours de la spermiogenèse reste incertain.
Dans un article publié dans Cell Stories, cette équipe de recherche a examiné en détail comment le nombre et la forme des mitochondries changent lors de la transformation des spermatides en spermatozoïdes (spermiogenèse) chez les hépatiques.
Le Dr Takuya Norizuki, le leading auteur de l’article, a parlé des découvertes de l’équipe selon lesquelles dans l’hépatique, le nombre de mitochondries diminue à mesure que la spermiogenèse progresse jusqu’à ce qu’il n’en reste in addition qu’une. La mitochondrie restante se divise alors asymétriquement en deux mitochondries la additionally grande mitochondrie devient la mitochondrie antérieure et la in addition petite devient la mitochondrie postérieure. Lorsque cette division mitochondriale a été inhibée, des spermatozoïdes n’ayant qu’une mitochondrie antérieure se sont formés.
L’équipe de recherche a étudié le mécanisme sous-jacent à la réduction du nombre de mitochondries, avec un accent particulier sur l’autophagie. L’autophagie dégrade les composants cellulaires, y compris les organites, en les engloutissant dans des sacs à double membrane (autophagosomes) qui fusionnent avec les vacuoles/lysosomes.
Lorsque les fonctions des gènes nécessaires à l’autophagie ont été perdues, les mitochondries n’ont pas été dégradées au cours de la spermiogenèse et un grand nombre de mitochondries sont restées dans le spermatozoïde mutant. L’équipe de recherche a également découvert par microscopie électronique que les mitochondries étaient sélectivement englouties par les autophagosomes au cours de la spermiogenèse chez les hépatiques de kind sauvage. Ces résultats indiquent que l’autophagie réduit le nombre de mitochondries au cours de la spermiogenèse.
Le professeur Takashi Ueda, le chef de l’équipe de recherche, a commenté que “Cette étude révèle comment le modèle mitochondrial caractéristique des spermatozoïdes bryophytes apparaît et que l’autophagie est profondément impliquée dans ce processus. Au cours du processus de spermiogenèse chez les animaux, l’élimination du cytoplasme excessif se produit, mais l’autophagie ne semble pas jouer un rôle substantiel dans ce processus. Au lieu de cela, une cellule voisine “absorbe” l’excès de cytoplasme et d’organites par phagocytose pour l’éliminer du sperme en développement. Ainsi, les plantes et les animaux ont utilisé des mécanismes complètement différents pour éliminer les organites pendant la spermiogenèse.”