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Diversité et complémentarité des métabolismes (Pondichéry 2006)



Les spermatozoïdes sont des cellules mobiles qui assurent la fécondation de l’ovule. Leur déplacement s’effectue grâce aux battements du flagelle et nécessite à l’échelle cellulaire la production d’ATP.

A partir des informations tirées de l’exploitation des documents et de vos connaissances, expliquez comment s’effectue la production d’ATP dans un spermatozoïde.


La réponse sera accompagnée d’un schéma localisant les principales réactions métaboliques.

Document 1 : Utilisation du fructose par le spermatozoïde
Etape cytoplasmique :
Le fructose (C6H12O6) est une molécule comparable au glucose. Il est présent dans le liquide séminal* à un taux de 1.5 à 6 g.L-1.
Dans le cytoplasme, il est dégradé en acide pyruvique par une série de réactions dont les principales sont indiquées ci-dessous. Le rendement énergétique de cette voie métabolique est de 2 ATP par molécules de fructose dégradée (d’après C. Moussard, 2002).

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* Le liquide séminal est une sécrétion produite par les glandes séminales. Il se mélange aux spermatozoïdes avant leur émission (d’après site Internet http://www.embryology.ch ).

Document 2 : Etude expérimentale de la mobilité des spermatozoïdes.

Des spermatozoïdes sont placés dans un milieu contenant du fructose à une concentration comparable à celle du liquide séminal et on évalue leur mobilité dans 3 conditions différentes.
• Milieu 1 : apport permanent d’oxygène, pas d’apport d’ATP.
• Milieu 2 : oxygène non renouvelé, pas d’apport d’ATP.
• Milieu 3 : oxygène non renouvelé, addition d’ATP.

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Document 3 : Organisation d’un spermatozoïde
A : organisation générale ; B : pièce intermédiaire observée au microscope électronique (coupe longitudinale).

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Corrigé personnel :
Il s'agit d'expliquer comment est produit l'ATP nécessaire à la mobilité des spermatozoïdes.
Document 1 : Le glucide utilisé par le spermatozoïde est le fructose présent dans le liquide séminal. Dans le cytoplasme, le fructose, molécule en C6 est transformé en 2 acides pyruvique, molécule en C3. cette réaction a pour rendement la production de 4 ATP après en avoir dépensé 2 pour la formation d'un composé intermédiaire. Au total, cette réaction permet la production de 2 ATP.
Conclusion partielle : Cette étape cytoplasmique qui correspond à la glycolyse permet de produire 2 ATP.

Document 2 : explique les conditions permettant la mobilité des spermatozoïdes. Le milieu 1 correspond à l'expérience témoin : présence de fructose, d'O2 et d'ATP : les spermatozoïdes sont mobiles.
Dans le milieu 2, présence de fructose mais absence d'O2 et d'ATP : les spermatozïdes sont de moins en moins mobiles (on passe de 5 à 1 ua en moins de 5 heures).
Dans le milieu 3, on ré-introduit de l'ATP. On assiste alors à un retour à la normale de la mobilité des spermatozoïdes en un peu plus de 5 heures.
Conclusion partielle : la mobilité des spermatozoïdes nécessite de l'ATP. Dans le milieu 2, la mobilité minimale (mais pas nulle!) est permise par la production d'ATP par glycolyse du fructose. L'absence d'O2 provoque néanmoins une forte diminution de la production d'ATP, ce qui a pour effet une diminution de la mobilité des spermatozoïdes. cela est rétabli lorsqu'on ré-introduit de l'ATP.
Il existe donc un autre mécanisme que la glycolyse qui permet la production d'une grande quantité d'ATP. Ce mécanisme ne fonctionne qu'en présence d'O2

Le document 3 montre l'organisation d'un spermatozoïde. Le flagelle permet la mobilité de la cellule dont le noyau se trouve dans la tête. La pièce intermédiaire contient une très grande quantité de mitochondries visibles dans la photo B. Les mitochondries sont des organites cellulaires produisant de l'ATP en grande quantité en présence d'O2 et d'acide pyruvique lors d'une étape appelée décarboxylation oxydative. La grande quantité de mitochondries chez le spermatozoïde permet une grande production d'ATP indispensable au mouvement des flagelles.

Synthèse : le mouvement du flagelle du spermatozoïde permettant le déplacement du gamète, nécessite une grande quantité d'ATP. L'ATP est produite en deux étapes à partir du fructose. Cette molécule est transformée en acide pyruvique au cours de la glycolyse qui est une réaction cytoplasmique produisant 2 ATP. L'acide pyruvique entre ensuite dans les mitochondries. C'est là que se déroulent les décarboxylations oxydatives amenant à la dégradation du pyruvate en présence d'O2 et permettant la production d'une grande quantité d'ATP. Le déchet en résultant est le CO2.
Schéma traduisant cette synthèse.

Date de création : 22/05/2006 - 11:40
Dernière modification : 24/03/2009 - 17:07
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