Les spermatozoïdes peuvent moduler leur énergie en régulant leur forme d’onde flagellaire – la manière dont ils font osciller leur queue – afin de s’adapter à différents environnements fluides, optimisant potentiellement leur motilité et leur navigation dans l’appareil reproducteur. Cette recherche est rapportée dans une étude publiée le 1er novembre dans la revue Mobile Reports Actual physical Science.
« Notre approche nous a permis d’étudier comment les variations de viscosité et les taux de cisaillement affectent le comportement des spermatozoïdes au niveau cellulaire, ce qui n’était pas attainable avec les méthodes traditionnelles », explique l’auteur principal de l’étude, Reza Nosrati, de l’Université Monash.
Les signaux biochimiques et biophysiques au sein de l’appareil reproducteur servent de filtres contre les spermatozoïdes de mauvaise qualité et de mécanismes de guidage permettant aux spermatozoïdes de haute qualité de se diriger vers l’ovule. Par exemple, pendant les rapports sexuels, des sécrétions de mucus intensifiées dans l’oviducte stimulent le mouvement des fluides de la trompe de Fallope vers l’utérus. Ce flux aide à empêcher les agents pathogènes d’envahir l’appareil reproducteur en les évacuant et sélectionne simultanément les spermatozoïdes capables de nager à contre-courant vers l’ovule via un phénomène connu sous le nom de rhéotaxie.
Mais en partie à trigger des limites des méthodes de microscopie conventionnelles et des études au niveau de la inhabitants, on ne sait toujours pas remark des facteurs tels que le débit et la viscosité des fluides interagissent pour influencer le comportement des battements flagellaires des spermatozoïdes au niveau unicellulaire. De furthermore, les pratiques cliniques actuelles utilisent largement des milieux à faible viscosité et des conditions d’écoulement stagnant, même si les avantages pratiques de la prise en compte d’environnements physiologiquement pertinents pourraient être significatifs.
Dans cette étude, Nosrati et son équipe ont conçu une « arène de examination » pour que les spermatozoïdes observent leur comportement dans des disorders physiologiquement pertinentes. Cet appareil a exploité la microfluidique pour examiner la forme d’onde flagellaire et l’énergie des spermatozoïdes en réponse aux changements de débit et de viscosité. En attachant le sperme de taureau dans un microcanal, les chercheurs ont exposé le même sperme individuel à une gamme de viscosités et de taux de cisaillement, qui font référence aux taux de changement de vitesse auxquels une couche de fluide passe sur une couche adjacente. À l’aide d’une microscopie haute vitesse et haute résolution, les chercheurs ont quantifié la dynamique flagellaire à 200 pictures par seconde.
Les résultats ont montré que les formes d’onde flagellaires des spermatozoïdes sont principalement influencées par la viscosité plutôt que par le taux de cisaillement, et que leur effet synergique favorise un comportement de battement économe en énergie. La motilité et l’énergie des spermatozoïdes étaient moins influencées par l’écoulement des fluides dans des environnements à faible viscosité. Mais dans les milieux à haute viscosité, une augmentation du taux de cisaillement de à 6 par seconde à 75 millipascal secondes a réduit la courbure flagellaire de 20 %, et la fréquence de battement flagellaire était la plus élevée à un taux de cisaillement de 3 par seconde, ce qui est favorable pour rhéotaxie des spermatozoïdes.
Selon les auteurs, ce phénomène suggère une augmentation potentielle de la manufacturing d’énergie et des changements dans le comportement des battements flagellaires dans ces conditions spécifiques pour éventuellement permettre la rhéotaxie et faciliter la changeover du mouvement circulaire au mouvement de roulement. Cette production énergétique accrue observée à un taux de cisaillement de 3 par seconde suggère que le sperme ajuste sa production d’énergie pour s’adapter et répondre à la dynamique des fluides, permettant ainsi une nage efficace à contre-courant.
Actuellement, les chercheurs perfectionnent leurs tactics d’imagerie et leur plate-forme expérimentale pour une étude de suivi visant à examiner les spermatozoïdes nageant librement dans des problems similaires. « Il est également crucial de mieux comprendre l’importance de ces considérations médiatiques en ce qui concerne la sélection et la fécondation des spermatozoïdes », explique Nosrati. « Nous prévoyons de mener une étude animale pour évaluer comment ces propriétés peuvent influencer la fécondation et le développement de l’embryon dans le cadre de la procréation assistée afin d’éclairer les futures stratégies de traitement pour de meilleurs résultats. »
Ce travail a été soutenu par le projet Discovery du Conseil australien de la recherche (ARC), le Conseil national australien de la santé et de la recherche médicale et l’Université Monash.
