La motilité des spermatozoïdes de truite ( Oncorhynchus mykiss ) et de carpe ( Cyprinus carpio )

Résumé Au cours des quinze dernières années, les spermatozoïdes et le liquide séminal des poissons téliostéens ont fait l'objet de nombreux travaux dans le but de comprendre les processus mécaniques et chimiqes régulateurs de la motilité. Les spermatozoïdes de truite et de carpe ont été plus articulièrement étujiés; leur flagelle est du type classique “9 + 2” doublets de microtubules auquels sont associés des bras internes et externes de dynéine. Les battements flaellaires sont engendrés par des cycles d' accrochage/ décrochage des bras de dynéine d'un microtubufe au microtubule adjacent, l'énergie provenant de I'hydrolyse de l'ATP. Une protéase couplée à une ligase interviendrait également. Les spermatozoïdes subissent une altération structurale lors de l'émission dam l'eau douce qui ne se produit pas dans la solution saline d'activation; cependant, dans les deux cas, la mobilité des spermatozoïdes est brève, 30sec. chez la truite et une minute chez la carpe. Leur trajectoire est circulaire; la fréquence des battements flagellaires, élevée lors du déclenchement de la mobilité (50–60 Hz), décroît ensuite jusqu'à 10–20 Hz: on constate alors l'arrêt du déplacement des têtes spermatiques bien que les flagelles des sermatozoïdes de carpe continuent leurs battements à une fréquence faible (< 10 Hz). La vitesse de déplacement diminue parallèlement à la fréquence et la distance moyenne parcourue est de 3 mm chez la truite et 5 mm chez la carpe. La mobilité des spermatozoïdes de truite et de carpe est influencée par l'environnement ionique. Une forte concentration en ion K + chez la truite et une pression osmotique élevée chez la carpe, inhibent la mobilité. D'autres ions tels que H + Ca 2+ Mg 2+ interviennent également dans la régulation du mouvement. Lors de l'initiation du mouvement des spermatozoïdes de truite, I'activité de l'adénylate cyclase et la concentration en AMPc augmentent. L'AMPc serait donc un facteur du déclenchement de la mobilité, il entraînerait la phosphorylation d'une protéine 15 Kd par l'intermédiaire d'une Tyrosine protéine kinase et interviendrait aussi in vivo dans l'acquisition de la mobilité. Lorsque les spermatozoïdes de carpe ne sont pas mobiles dans la solution d'activation, ils peuvent subir une “maturation in vitro” par incubation dans un milieu riche en potassium et de pression osmotique élevée. Aprés l' initiation du mouvement dans une solution d'activation, la quantité d'ATP diminue raidement dans les deux espèces. L'ATP se régénère spontanément dans les uinze minutes qui suivent l' arrêt du mouvement chez la truite. Chez la carpe il n'y a pas de restauration de l'ATP dans la solution saline d'activation mais elle est possible en replasant les spermatozoïdes en condition d'immo‐bilisation (forte pression osmotique). II a été montré que des spermatozoides de truite démembranés sont réactivables en présence d'ATPMg 2+ et d' AMPc, alors que chez la carpe l'AMPc n'est pas néces‐saire. Summary Spermatozoa motility of trout (Oncorhynchus mykiss) and carp (Cyprinus carpio) In the past fifteen years, teleost spermatozoa and seminal plasma were studied with the aim of understanding the mechanical and chemical processes which regulate motility. Trout and carp spermatozoa were particularly studied; their flaella are classic, with “9+2” microtubule doublets and outer and inner associated dynein arms. Flagellar beating results from hooking/unhooking cycles from the dynein arms of one microtubule to the one adjacent through ATP hydrolysis. A protease coupled to a ligase is probably also involved. Spermatozoa undergo drastic structural change when shed in freshwater but not in an activating saline solution; however, in both cases, motility is short, 30 sec. in trout and one minute in carp. Trajectories are circular; flagellar beat frequencies are high at the beginning of the motility (50–60Hz), and decrease to 10–20Hz: one observes that sperm head stop, whereas flagella of carp spermatozoa continue beating at low frequency (< 10 Hz). The velocity decreases with frequency; the mean duration of displacement is 3 mm in trout and 5 mm in carp. Trout and carp spermatozoa motility are influenced by the ionic external environment. A high concentration of K + ions in trout and a high osmotic pressure in carp inhibit motility. Other ions like H + Ca 2+ Mg 2+ also interfere with the motility regulation. At the time of trout spermatozoa movement initiation, adenylate cyclase activit and cAMP concentration increase. cAMP is likely a factor involved in the initiation of motility, which may also involve the phosphorylation of a protein 15 Kd through a Tyrosine protein kinase activity. cAMP may also be involved in the acquisition of sperm motility in vivo When carp spermatozoa are immotile in the activating solution, they can undergo a “maturation in vitro” (i.e. the acquisition of the capacity to move) by incubation in a medium with high concentration of K + and with a high osmotic pressure (400 m Osm/kg). After initiation of movement in the activating solution, intracellular ATP decreases rapidly in the spermatozoa of the two species. ATP regeneration occurs spontaneously within fifteen minutes following the arrest of movement in trout. In carp there is no ATP regeneration in activating saline solution, but replacing sermatozoa in an immobilizing solution (high osmotic pressure) results in a recovery of the intracellular ATP content. It was shown that demembranated trout spermatozoa can be reactivated with ATPMg 2+ and CAMP; in contrast, cAMP was not necessary in carp.