La spermatogenèse est le processus de fabrication de spermatozoïdes ou de développement de cellules germinales immatures appelées spermatogonies en spermatozoïdes matures appelés spermatozoïdes. Un spermatozoïde est la cellule reproductrice mâle qui féconde l’ovule femelle lors de la reproduction sexuée. La capacité d’un mâle à se reproduire dépend d’une grande qualité et quantité de sperme ; par conséquent, la spermatogenèse se produit continuellement depuis la puberté jusqu’à la mort. Les étapes incluses dans ce processus sont la spermatocytogénèse, la spermatidogénèse et la spermiogénèse.
La spermatogenèse commence dans les tubules séminifères qui, selon leur type, ressemblent à de petites nouilles droites ou tordues dans les testicules. L’intérieur des tubules séminifères est tapissé de cellules de Sertoli et de spermatogonies. Les cellules de Sertoli sont souvent appelées cellules «infirmières» car elles contribuent au développement du sperme en mangeant les déchets de la spermatogenèse et en dirigeant les cellules à travers les canaux des tubules.
Au cours de la spermatocytogénèse, les spermatogonies se divisent par mitose pour former deux cellules diploïdes appelées spermatocytes primaires. La mitose est un type de division cellulaire dans lequel une cellule mère se développe puis se divise en deux pour former deux cellules filles identiques. Les spermatocytes primaires, qui ont deux fois plus de matériel génétique qu’une cellule normale, doivent alors subir une méiose I.
Dans ce type de division, la cellule mère se divise pour former deux cellules filles diploïdes, qui ont la moitié des chromosomes, ou du matériel génétique, comme cellule mère. Les spermatocytes secondaires résultants, qui ont la quantité normale de chromosomes, doivent ensuite passer par la méiose II pour former des spermatides. Cette brève partie de la spermatogenèse est appelée spermatidogenèse.
Les spermatides ne possèdent que la moitié de la quantité totale de chromosomes. En effet, lorsque les spermatozoïdes se joignent à l’ovule, qui ne contient également que la moitié de la quantité de chromosomes nécessaires, ils forment un ensemble complet de chromosomes fabriqués à partir des gènes masculins et féminins. La réduction de moitié et l’appariement aléatoires des chromosomes augmentent la variabilité génétique, un élément important de l’évolution.
Au cours de la spermiogenèse, la phase finale de la spermatogenèse, le spermatozoïde pousse une queue et atteint sa pleine maturation. Au cours de la première étape de ce processus, la phase de Golgi, le matériel génétique de la spermatide s’entasse étroitement pour former un noyau et la spermatide subit un changement structurel. Alors qu’elle était autrefois circulaire, la section médiane commence à se gonfler et la cellule s’étend à une extrémité pour former un appareil de Golgi, qui crée des produits chimiques appelés enzymes. Ensuite, l’appareil de Golgi enveloppe le noyau pour former une calotte acrosomique pendant la phase de calotte. Les enzymes libérées par la coiffe acrosomale brisent la paroi de l’ovule femelle pendant la fécondation, permettant au noyau du spermatozoïde d’entrer dans l’ovule et de se joindre au noyau de l’ovule.
Dans la phase acrosomique suivante, le spermatozoïde développe une queue qui l’aide à se déplacer. Le spermatozoïde tourne autour de la paroi des tubes séminifères de sorte que sa queue soit tournée vers la lumière, ou l’espace interne, du tube. À l’aide d’une hormone appelée testostérone, les cellules de Sertoli consomment les matériaux cellulaires en excès dans la phase de maturation. Dans un autre processus connu sous le nom de spermiation, les spermatozoïdes matures sont libérés dans la lumière et propulsés dans l’épididyme, un petit tube enroulé situé entre l’arrière du testicule et le canal déférent. Ici, le sperme devient mobile, ou capable de se déplacer tout seul, et prêt à être éjaculé dans la femelle pendant les rapports sexuels.