Pronucléus - Pronucleus
Un pronucleus (pluriel: pronuclei ) est le noyau d'un spermatozoïde ou d'un ovule pendant le processus de fécondation . Le spermatozoïde devient un pronucléus après que le sperme pénètre dans l'ovule, mais avant que le matériel génétique du sperme et de l'ovule ne fusionnent. Contrairement au spermatozoïde, l'ovule a un pronucléus une fois qu'il devient haploïde, et non lorsque le spermatozoïde arrive. Les spermatozoïdes et les ovules sont haploïdes , ce qui signifie qu'ils portent la moitié du nombre de chromosomes des cellules somatiques, donc chez les humains, les cellules haploïdes ont 23 chromosomes, tandis que les cellules somatiques ont 46 chromosomes. Les pronucléus mâles et femelles ne fusionnent pas, bien que leur matériel génétique le fasse. Au lieu de cela, leurs membranes se dissolvent, ne laissant aucune barrière entre les chromosomes mâles et femelles. Leurs chromosomes peuvent alors se combiner et faire partie d'un seul noyau diploïde dans l' embryon résultant , contenant un ensemble complet de chromosomes.
L'apparition de deux pronucléus est le premier signe d'une fécondation réussie comme observé lors de la fécondation in vitro , et est généralement observée 18 heures après l' insémination ou l'injection intracytoplasmique de spermatozoïdes (ICSI). Le zygote est alors appelé un zygote à deux pronucléaires (2PN). Les zygotes à deux pronucléaires passant par les états 1PN ou 3PN ont tendance à se développer en embryons de moins bonne qualité que ceux qui restent 2PN tout au long du développement, et peuvent être importants dans la sélection des embryons lors de la fécondation in vitro (FIV).
Histoire
Le pronucleus a été découvert au microscope dans les années 1870 en utilisant des techniques de coloration combinées à des microscopes avec des niveaux de grossissement améliorés. Le pronucleus a été trouvé à l'origine lors des premières études sur la méiose. Edouard Van Beneden a publié un article en 1875 dans lequel il mentionne pour la première fois le pronucleus en étudiant les œufs de lapins et de chauves-souris. Il a déclaré que les deux pronoyaux se forment ensemble au centre de la cellule pour former le noyau embryonnaire . Van Beneden a également constaté que le sperme entre dans la cellule à travers la membrane afin de former le pronucleus masculin. En 1876, Oscar Hertwig a fait une étude sur les œufs d'oursins car les œufs d'oursins sont transparents, ce qui a permis un bien meilleur grossissement de l'œuf. Hertwig a confirmé la découverte du pronucleus par Van Beneden et a également constaté que la formation du pronucleus féminin implique la formation de corps polaires.
Formation
Le pronucleus femelle est l'ovule femelle une fois qu'il est devenu une cellule haploïde , et le pronucleus mâle se forme lorsque le sperme pénètre dans l'ovule femelle. Alors que le sperme se développe à l'intérieur des testicules mâles , le sperme ne devient pas un pronucleus jusqu'à ce qu'il se décondense rapidement à l'intérieur de l'ovule femelle. Lorsque le sperme atteint l'ovule femelle, le sperme perd sa membrane extérieure ainsi que sa queue. Le sperme fait cela parce que la membrane et la queue ne sont plus nécessaires à l'ovule femelle. Le but de la membrane cellulaire était de protéger l' ADN du liquide vaginal acide , et le but de la queue du sperme était d'aider à déplacer le spermatozoïde vers l'ovule. La formation de l'ovule femelle est asymétrique, tandis que la formation du sperme masculin est symétrique. Typiquement chez un mammifère femelle, la méiose commence avec une cellule diploïde et devient un ovule haploïde et généralement deux corps polaires , mais on peut plus tard se diviser pour former un troisième corps polaire. Chez un homme, la méiose commence par une cellule diploïde et se termine par quatre spermatozoïdes. Chez les mammifères, le pronucleus femelle commence au centre de l'œuf avant la fécondation. Lorsque le pronucléus mâle est formé, après que le spermatozoïde ait atteint l'ovule, les deux pronucléus migrent l'un vers l'autre. Cependant, chez l'algue brune Pelvetia , l'œuf pronucleus commence au centre de l'œuf avant la fécondation et reste au centre après la fécondation. En effet, les ovules de l'algue brune Pelvetia, le pronucleus de l'œuf sont ancrés par des microtubules, de sorte que seul le pronucleus mâle migre vers le pronucleus femelle.
Concentration de calcium
La concentration de calcium dans le cytoplasme de l'ovule joue un rôle très important dans la formation d'un œuf femelle activé. S'il n'y a pas d'afflux de calcium, la cellule diploïde femelle produira trois pronucléus au lieu d'un seul. Cela est dû à l'échec de la libération du deuxième corps polaire.
Combinaison de pronucléus mâles et femelles
Chez les oursins, la formation du zygote commence par la fusion des noyaux interne et externe des pronucléus mâles et femelles. On ne sait pas si l'un des pronuclei commence la combinaison des deux, ou si les microtubules qui aident à la dissolution des membranes commencent l'action. Les microtubules qui composent les deux pronuclei proviennent du centrosome du sperme . Il existe une étude qui soutient fortement que les microtubules sont une partie importante de la fusion des pronucléus. La vinblastine est un médicament de chimiothérapie qui affecte à la fois les extrémités positive et négative des microtubules. Lorsque la vinblastine est ajoutée à l'ovule, le taux d'échec de la fusion pronucléaire est élevé. Ce taux élevé d'échec de la fusion pronucléaire suggère fortement que les microtubules jouent un rôle majeur dans la fusion du pronucléus. Chez les mammifères, les pronuclei ne durent dans la cellule que pendant environ douze heures, en raison de la fusion du matériel génétique des deux pronuclei dans l'ovule. De nombreuses études sur les pronucléus ont été effectuées dans les ovules d'oursins, où les pronucléi sont dans l'ovule pendant moins d'une heure. La principale différence entre le processus de fusion du matériel génétique chez les mammifères et les oursins est que chez les oursins, les pronucléus entrent directement dans la formation d'un noyau zygote. Dans les ovules de mammifères, la chromatine des pronoyaux forme des chromosomes qui fusionnent sur le même fuseau mitotique. Le noyau diploïde chez les mammifères est d'abord observé au stade 2 cellules, tandis que chez les oursins, il se trouve d'abord au stade zygote.