Un spermatozoïde est la cellule sexuelle ou le gamète mâle qui féconde l’œuf ou l’ovule femelle dans les organismes qui se reproduisent sexuellement, y compris tous les animaux et certaines plantes. Contrairement à la plupart des cellules qui composent les organismes multicellulaires, les spermatozoïdes se composent d’une tête et d’au moins un flagelle ou une queue, ce qui leur permet de se déplacer indépendamment. La tête contient très peu de cytoplasme par rapport aux autres cellules et porte des chromosomes très denses dans le noyau. Comme toutes les cellules sexuelles, les spermatozoïdes sont haploïdes, ne contenant que la moitié du nombre de chromosomes typiques de l’espèce.
Chez les mammifères, la spermatogenèse commence dans les vésicules séminifères des testicules du mâle. En présence des fortes concentrations de testostérone, qui commencent à apparaître à l’adolescence, les spermatocytes primaires mûrissent et se divisent en spermatocytes secondaires. Les cellules résultantes se divisent en 2 spermatozoïdes immatures appelés spermatides, dont chacun deviendra un spermatozoïde mature.
Le liquide séminal ou le sperme fournit l’environnement chaud et humide dont les spermatozoïdes ont besoin pour survivre et un milieu à travers lequel ils peuvent se déplacer facilement. Il protège également les cellules et aide à contrôler la vitesse à laquelle elles se déplacent. L’énergie requise pour le mouvement en forme de fouet ou flagellaire avec lequel la queue propulse chaque spermatozoïde à travers le liquide séminal est fournie par de petites structures cellulaires appelées mitochondries qui entourent la partie supérieure de la queue.
Pour que la fécondation et la reproduction se produisent, les spermatozoïdes doivent être transférés du mâle à la femelle par le vagin ou le cloaque où les glycoprotéines à la surface des cellules empêchent les spermatozoïdes d’être attaqués par le système immunitaire de la femelle. Les spermatozoïdes traversent l’appareil reproducteur féminin, où l’un d’eux pénètre dans la couche externe protectrice de l’ovule. Des récepteurs spécifiques à l’espèce à la surface de l’ovule et des spermatozoïdes garantissent que les spermatozoïdes d’une espèce sont généralement capables de féconder uniquement les ovules de la même espèce.
À l’intérieur de la membrane cellulaire qui entoure la tête et recouvre une grande partie de la zone en dessous, se trouve une couche interne appelée acrosome, qui joue un rôle important dans la fécondation. La pénétration de l’ovule se produit lorsque l’acrosome du spermatozoïde pénétrant fait saillie à travers la membrane cellulaire, réagissant avec et affaiblissant la couche externe de l’ovule. Au fur et à mesure que cette réaction acrosomique progresse, la tête du spermatozoïde fusionne avec la membrane cellulaire de l’ovule et libère son contenu dans l’ovule. Les noyaux du spermatozoïde et de l’ovule fusionnent, ce qui donne un zygote à partir duquel un nouvel organisme de la même espèce se développe.