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    Un spermatozoïde “géant” vieux de 100 millions d’années découvert dans de l’ambre

    news.movim.eu / JournalDuGeek · Wednesday, 16 September, 2020 - 15:30 · 2 minutes

Ces boules de coco parfum citron sur pattes sont des ostracodes, en plein accouplement (Crédits : YANG Dinghua).

Après une abeille ou encore un minuscule dinosaure , c’est au tour d’un spermatozoïde géant préservé dans une gangue d’ambre d’être découvert. Des paléontologues de l’Institut Nanjing de géologie et de paléontologie de l’Académie des sciences de Chine ont mis la main sur des fossiles d’ostracodes parfaitement préservés dans l’ambre au Myanmar (Birmanie). Ils ont ensuite passé les fossiles sous une machine à tomographie aux rayons X, pour générer une modélisation 3D des organismes figés à l’intérieur de l’ambre dans leurs moindres détails. En tout, les échantillons fossiles examinés contenaient 39 ostracodes de plusieurs espèces différentes. Parmi eux, les chercheurs chinois ont même décrit une nouvelle espèce (qui plus est, d’un nouveau genre) : Myanmarcypris hui . Les ostracodes sont de minuscules crustacés d’à peine un millimètre de long qui pullulent dans les océans, les rivières et les fleuves du globe. Les ostracodes fossilisés en question vivaient au milieu du Crétacé, à l’époque des dinosaures. Et deux d’entre eux étaient en plein accouplement lorsqu’ils ont été emprisonnés par la sève sucrée d’un arbre.

Un spermatozoïde quatre fois plus grand que le géniteur

Les scientifiques chinois rapportent en effet être parvenus à examiner les parties molles de plusieurs ostracodes piégés dans l’ambre, dont leurs organes reproductifs. Collés l’un à l’autre, un individu mâle a même été figé au moment où il fécondait une femelle. Un spermatozoïde “géant”, caractéristique de ces animaux, était donc visible. Comme le précise la chercheuse Renate Matzke-Karasz de l’université Louis-et-Maximilien de Munich, collaboratrice sur cette étude publiée dans Proceedings of the Royal Society B – Biological Sciences , ce spermatozoïde est ainsi qualifié car il pouvait mesurer jusqu’à 4,6 fois la taille du corps du mâle géniteur. “Cela serait l’équivalent d’un spermatozoïde d’environ 7,30 mètres chez un humain de 1,70 m donc cela nécessite énormément d’énergie pour les produire !” , souligne la chercheuse à l’AFP (par le biais de GEO ). En somme, chez l’ostracode, comme chez d’autres arthropodes tels que la drosophile commune, c’est la taille du spermatozoïde qui compte et non sa quantité. Ce spermatozoïde d’ostracode figé dans l’ambre est le plus vieux spermatozoïde animal fossilisé jamais découvert.

En l’occurrence, l’ostracode mâle se dote d’un cinquième membre en forme de pince pour agripper la femelle. Ses deux hémipénis, jusque là invaginés à l’intérieur de son corps, se déploient comme deux toboggans d’évacuation d’urgence d’un avion. Les immenses gamètes sont ainsi déposés dans le double-vagin de la femelle pour la féconder. “Le comportement reproductif des ostracodes, qui est associé par des adaptations morphologiques spectaculaires, est resté inchangé depuis au moins 100 millions d’années” , concluent les chercheurs à l’origine de l’insolite découverte. “ C’est un exemple suprême de stase évolutive.”

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    Les spermatozoïdes ne se déplacent pas comme vous le pensez

    news.movim.eu / JournalDuGeek · Monday, 3 August, 2020 - 09:14 · 4 minutes

© PolyMaths Lab / Gadêlha et al.

En 1677, Anton Van Leeuwenhoek devient la première personne connue à observer des spermatozoïdes au microscope. Il a constate que sous leur lame de verre, ces petites entités semble se déplacer “comme une anguille dans l’eau ”, en se propulsant avec un mouvement symétrique de leur flagelle. Pendant des siècles, ses observations ont eu valeur de référence et ce n’est qu’à l’ère moderne qu’elles ont été précisées, à la lumière de nos nouvelles connaissances en génétique, en bio-ingénierie et en imagerie. Nous savons aujourd’hui que les spermatozoïdes ne se contentent pas de “fouetter” de part et d’autre pour avancer, mais qu’ils font tourner leur flagelle comme une petite hélice. Il s’agit d’une illusion d’optique, liée à l’angle d’observation et au fait que le spermatozoïde soit coincé entre deux lames de verre. Ce mouvement demeure cependant difficile à étudier à cause de son extrême finesse et de sa rapidité, et nous sommes encore loin d’en connaître toutes les subtilités. Mais dans une étude parue dans Science Advances , une équipe internationale de chercheurs a pris les choses en main pour l’étudier avec une précision inégalée jusque là.

Et le résultat a été un franc succès : ils ont découvert qu’une simple “hélice” ne suffisait pas à décrire le mouvement du flagelle, qui s’avère en fait étonnamment complexe. Pour commencer, il n’est pas symétrique et régulier comme cela semblait communément admis autrefois ! En fait, il est non seulement asymétrique mais aussi anisotrope , c’est à dire que certaines composantes de ce mouvement ne se font pas dans une direction prévue à l’avance; en somme, il s’agit donc de la somme de deux mouvements déjà très complexes. Mais en plus, la tête du spermatozoïde elle-même tourne sur elle-même, supposément pour équilibrer l’ensemble ! Un sacré ballet, bien loin du simple va-et-vient conceptualisé par Van Leeuwenhoek.

De gros moyens techniques

Pour atteindre ce niveau de précision, ils ont développé une caméra capable de prendre des clichés à l’échelle microscopique à une fréquence de plus de 55.000 images par seconde. Une vitesse de capture indispensable, car pour créer un modèle fiable, les chercheurs ont besoin d’être sûrs de ne rater aucun mouvement, et il faut donc une caméra capable de prendre deux images assez rapidement pour que le sujet ne puisse pas bouger entre temps. Les chercheurs ont ensuite plongé tout ce beau monde dans un fluide encore moins visqueux que l’eau et dans des conditions d’éclairage très particulières, pour tirer des portraits avec une très grande précision. Ils ont ensuite pu assembler cette gigantesque quantité d’images pour créer différents scans de spermatozoïdes individuels.

© PolyMaths Lab / Gadêlha et al.

Il s’agit déjà d’un tour de force technique en soi, mais à ce stade, l’équipe de recherche ne disposait encore que de simples enregistrements de spermatozoïdes individuels, sans aucune valeur scientifique en tant que tel. Pour pouvoir exploiter ces données, ils ont ensuite dû les recouper pour créer un modèle du mouvement général d’un spermatozoïde. Et autant dire que cette étape n’a rien de trivial. Ce n’est pas pour rien si cette étude a été dirigée par Hermes Gadêlha, un mathématicien de formation. Il a fallu décomposer le mouvement pour en étudier chaque composante sous toutes les coutures, de façon à pouvoir le reconstituer informatiquement à l’aide d’une approche mathématique complexe. Une vraie débauche de savoir-faire et de technologie pour un objet aussi petit !

Des applications potentielles en recherche

Si Gadêlha et son équipe se sont triturés les méninges à ce point, ce n’est pas simplement pour le plaisir de récolter des données très difficiles à obtenir et d’en faire des modèles. L’ infertilité est un problème qui prend de plus en plus de place dans notre société. Partout dans le monde, des milliers d’hommes se retrouvent dans l’incapacité d’avoir des enfants et ce problème est bien souvent lié à un problème de mobilité (ou plus précisément, de motilité) des spermatozoïdes. Il est donc crucial de comprendre la façon dont ils se déplacent pour comprendre pourquoi certains n’y parviennent pas bien. Cela pourrait offrir de nouvelles perspectives sur les mécanismes qui se cachent derrière certaines formes d’infertilité, mais également sur d’autres questions de l’ordre de l’évolution et de la sélection naturelle.