Mécanisme moléculaire de la réaction acrosomique

Lorsque les spermatozoïdes ont traversé le cumulus, ils sont face à la zone pellucide (ZP). On observe alors un contact entre la ZP et la membrane externe des spermatozoïdes, c’est la fixation primaire. Ce contact permet de déclencher la réaction acrosomique. L’un des composants de la ZP, la protéine ZP3 (Darszon et al., 2006), a été impliqué directement dans ce déclenchement. La liaison entre la ZP3 et des récepteurs spermatiques provoque notamment :

- une activation de protéines G, - une dépolarisation membranaire,

- une entrée de calcium transitoire, via l’activation de canaux calciques voltage dépendant de type T,

- l’activation de la phospholipase C (PLC), enzyme permettant la libération d’IP3 (Inositol triphosphate), pour lequel la membrane interne de l’acrosome possède des récepteurs IP3R. Les récepteurs spermatiques ne sont pas bien connus, de nombreuses pistes sont ouvertes, impliquant probablement des protéines réceptrices organisées en complexes transmembranaires. L’entrée de calcium transitoire et l’activation de la PLC vont induire une libération des stocks de calcium, probablement à partir de l’acrosome lui-même, puis une activation des protéines SOC (store-operated channel), conduisant à une élévation permanente du calcium interne. Cette élévation de la concentration interne de calcium, provoque l’exocytose de la vésicule acrosomique (Fig 21). Cette exocytose fait intervenir les protéines de la machinerie de fusion membranaire comme les protéines VAMP et SNARE qui se sont relocalisées pendant la capacitation.

Figure 21 : Schéma représentant les cascades de signalisations impliquées dans la réaction acrosomique suite à la

liaison du spermatozoïde à la ZP3. Le récepteur spermatique va activer une protéine G qui à son tour va activer Les PLC, l’activation de la PLCδ4 et de la PLCγ hydrolyse le PIP2 présent dans la membrane et génère de l’IP3 et du DAG, l’augmentation du calcium interne va activer la machinerie SNARE nécessaire à la fusion de la membrane (Darszon et al., 2006) modifié.

5.3.1. Le calcium et la réaction de l'acrosome

Lors de son transit dans le tractus femelle, le spermatozoïde doit reconnaître et lier la matrice extracellulaire de l'ovule, la zone pellucide. Cette liaison initiera la réaction de l'acrosome chez le spermatozoïde capacité, ce qui provoque la fusion de la membrane plasmique et de la membrane externe de l'acrosome. Ce processus permettra la libération d'enzymes de l'acrosome et l'exposition de protéines associées à la membrane interne de l'acrosome (externalisation de protéines nécessaires à la liaison du spermatozoïde). Ceci facilitera le passage du spermatozoïde à travers la zone pellucide et sa fusion avec l'ovocyte. Chez la souris, c'est la liaison d'un récepteur sur la membrane plasmique du spermatozoïde au ligand naturel, la protéine ZP3, qui initiera cette réaction, quoique ce récepteur demeure encore inconnu. Cependant, plusieurs candidats potentiels ont été suggérés (Loewen and Levine, 2005), notamment la galactosyltranferase (GalTase) qui servirait à la· fois de récepteur de la ZP3 et de récepteur pour certains facteurs décapacitants (Rodeheffer and Shur, 2004a; Rodeheffer and Shur, 2004b). Toutefois, chez l'humain et d'autres espèces de mammifères, il y a quatre glycoprotéines qui composent la zone pellucide, soient ZPl , ZP2, ZP3 et ZPB (ou ZP4) (Tardif et al., 2004). Il semblerait que hZP3 et hZP4 participeraient à l'induction de la réaction de l'acrosome (Chiu et al., 2008). La réaction de l'acrosome est également une réaction Ca²⁺ dépendante qui implique un influx massif de Ca²⁺ du milieu extracellulaire dans le spermatozoïde. D'ailleurs, le modèle actuel propose que la liaison à la zone pellucide .génère une augmentation de [Ca2+]i en trois étapes (Fig 22). D'abord, la liaison du spermatozoïde capacité à la zone pellucide provoquerait une augmentation transitoire de [Ca2+]i à partir du milieu extracellulaire causée par la dépolarisation de la membrane qui activerait des VOCCs (Arnoult et al., 1996; Florman, 1994). La liaison à la zone pellucide

entraîne également l'activation de protéines G trimériques (Abou-Haila and Tulsiani, 2000). Ces

protéines sont bien connues dans les cellules somatiques pour stimuler diverses voies de

signalisation et la production de différents seconds messagers. Entre autres, l'activation de la

phospholipase C β (PLC) par les protéines Gq a déjà été démontrée (Lee et al., 1992). Ces deux

protéines ont été localisées au niveau ·de l'acrosome des spermatozoïdes (Walensky and Snyder,

1995). On retrouve également la présence de la PLCγ et de la PLC 1 au niveau de l'acrosome des

spermatozoïdes murins et bovins, respectivement (Spungin and Breitbart, 1996; Tomes et al.,

1996). Il n'y a pas de doute que la PLC soit très importante pour la réaction de l'acrosome puisque

les souris knock-outs pour PLCσ4 ou PLC β 1 ont des taux nuls ou faibles de réaction de

l'acrosome, respectivement (Choi et al., 2001; Fukami et al., 2001). L'activation de la PLC

entraîne l'hydrolyse du PIP2 au niveau de la membrane plasmique pour produire le DAG et

l’IP3.Ce dernier effecteur induit la libération de Ca²⁺ dans le cytosol à partir des réservoirs intracellulaires en se liant à son récepteur IP3R, dont la présence a été démontrée dans les spermatozoïdes. Ce Ca2+ relargué provoquera l'activation des SOC au niveau de la membrane plasmique, créant ainsi un deuxième influx de Ca²⁺ à partir du milieu extracellulaire.

Protéine G _{Protéine G} P P PLA 2 PLC Ca2+ PKC Zp3 Zp3 R LPC AA DAG IP3 acrosine hyaluronidases PLA 2 (mGX) PIP2 Canal calcique IP3 R Phosphorylation des protéines RA

Figure 22 : Les modifications ioniques durant la réaction acrosomique: L’interaction de ZP3 avec son

récepteur spermatique va induire son autophosphorylation qui en résulte l’activation des protéines G.  Les protéines G vont ainsi activer les PLC.  Les PLC activées vont catalyser l’hydrolyse du PIP2 (phosphatidylinositol diphosphate membranaire) en DAG (diacylglycérol) et iP3 (inositol triphosphate).  L’augmentation intracellulaire du DAG va induire l’activation de la PKC qui résulte en la phosphorylation de diverses protéines et induit la RA.  L’augmentation intracellulaire d’iP3 va activer le récepteur à l’iP3 et permettre une libération massive de calcium de l’acrosome (stock calcique).  Les PLA2 vont être activés par l’augmentation intracellulaire de calcium et par les protéines G, qui vont permettre la production de lysophospholipides et acide gras à partir des lipides membranaire, ces derniers vont induire la RA. (R.Abi Nahed)