Les supermatozoïdes

Marie-Christine Audet, 86 rue Laurendeau, Dolbeau-Mistassini, G8L 5S6, 418-276-5529
Claudia Bouchard, 67 rue Denonville, Dolbeau-Mistassini, G8L 5B2, 418-276-5002
RÉSUMÉ : Audet, M.-C. et Bouchard, C., 2001, Les Supermatozoïdes, Expo-Journal, rapport
interne, programme de sciences de la nature, Cégep de Saint-Félicien, Saint-Félicien, 7 pages
Le but de nos expérimentations était de cerner les conditions physico-chimiques de survie des
spermatozoïdes de bovin, ainsi que de les optimiser. Les paramètres étudiés furent : le pH, la
température et le temps d’exposition à l’air ambiant. De plus, nous avons testé leur résistance à
certains produits chimiques et nous avons créé une solution nutritive afin d’augmenter leur
longévité. Les résultats obtenus dépassèrent largement ceux escomptés, en relation avec les
paramètres théoriques. Globalement, nous avons pu conclure que les spermatozoïdes sont adaptés
afin de résister à des conditions hostiles, pour ainsi augmenter les chances de fécondation.
MOTS-CLÉS : Chimie, spermatozoïdes, bovin, survie, paramètressssssssssssssssssssssssssss
INTRODUCTION
On sous-estime souvent l’importance de ces petits organismes vivants que sont les spermatozoïdes.
En effet, ces êtres microscopiques, sont à la base même de la vie des humains et autres animaux.
On a tendance à croire que d’aussi petits organismes vivants sont très vulnérables aux fluctuations
de leur environnement. Les spermatozoïdes sont conservés dans les vésicules séminales et sont
donc protégés de tout changement physico-chimique important. Toutefois, ce gamète ayant pour
fonction la fécondation doit pouvoir subsister en milieu hostile, le corps de la femme, s’il veut
accomplir sa mission avec succès.
Le sperme a un pH légèrement basique variant de 7,2 ± 0,5 à 8,0 ± 0,5, contrairement au mucus
vaginal, qui est beaucoup plus acide (pH de 5°C environ). (Grassier, 1966) De plus, le sperme est
conservé à une température faiblement inférieure à celle du corps humain, c’est à dire à 36°C, alors
que la température vaginale est de 37°C. (Grassier, 1966). Nous savions aussi que l’espérance de
vie des spermatozoïdes à l’air libre était d’environ 15 minutes (J.Lambert, comm. pers.). À la
lumière de ces connaissances, nous avons posé l’hypothèse suivante : Les spermatozoïdes peuvent
vivre environ 15 minutes, à une température de 37°C, avec un pH légèrement basique. Par la suite,
nous avons décidé de prolonger leur période d’exposition à l’air libre jusqu’à 45 minutes, car une
bonne proportion subsistait encore après 15 minutes.

Après avoir lu que le sperme humain pouvait survivre 2 jours dans l’utérus de la femme, grâce aux
sécrétions du tractus génital femelle et au liquide séminal qui contiennent du fructose et autres
nutriments (Grassier, 1966), nous avons cru pertinent de poser l’hypothèse qui suit : Il est possible
de fabriquer un liquide physiologique, enrichi d’un sucre simple, pouvant augmenter la longévité
des spermatozoïdes décongelés.
Suite à des expérimentations sur des embryons de lapin, des scientifiques ont observé que l’on
pouvait conserver cew embryons pendant plusieurs heures, dans un simple congélateur ménager à -
25°C. Après décongélation à 37°C, ces embryons avaient 9 chances sur 10 de reprendre leur
développement normal (Bader, 1984). Nous avons donc posé l’hypothèse que les spermatozoïdes
peuvent être conservés durant quelques heures dans un congélateur domestique, à une température
de -25°C. Suite aux résultats obtenus, nous observions que les gamètes étaient plus résistantes que
nous le pensions, nous avons donc pris l’initiative de les laisser plus longtemps au congélateur, et
notre hypothèse de départ devint :Les spermatozoïdes peuvent être conservés durant quelques jours
dans un congélateur domestique à une température de -9°C (nous n’avions pas accès à un
congélateur de plus basse température).
Lorsqu’une cellule est mise en contact direct avec de l’eau, celle-ci se gorge d’eau par le
phénomène de l’osmose et finit par subir un éclatement qui lui est mortel (C.Villeneuve, comm.
pers.). Donc, nous voulions tester différents produits maison présents dans nos pharmacies, ainsi
que l’eau (pour la raison ci-dessus), afin de déterminer si ceux-ci agiraient comme spermicides.
MATÉRIEL ET MÉTHODES
Pour réaliser nos expérimentations, nous avons utilisé de la semence de bovin (Bos domesticus),
afin d’être conformes aux règles de bioéthique établies par le collège. Les résultats obtenus avec le
sperme de bovin étaient tout aussi applicables à l’être humain. Le sperme était scellé
hermétiquement dans des petites paillettes de plastique d’environ 0,25 mL et conservé dans un
thermos d’azote liquide à une température de -196°C. Nous le faisions décongeler chaque paillette
pendant 3 minutes à l’aide d’un bécher d’eau à 37°C, réchauffé par une plaque chauffante. Nous
utilisions une demi paillette pour chaque expérience.
Pour ce qui est de la variation de température, nous avons soumis des échantillons de sperme à des
températures de 17 ± 1°C, 24 ± 1°C, 37 ± 1°C et 42 ± 1°C, pendant une période de 3 minutes.
Nous avons aussi laissé des échantillons de sperme à l’air libre (22°C) en faisant varier le temps
d’exposition ( de 5 à 15 minutes). Ensuite, nous avons prolongé le temps à 30 et 45 minutes, car
beaucoup de spermatozoïdes étaient toujours vivants après 15 minutes d’exposition.
Pour ce qui est de la création d’une solution nutritive, nous avons essayé du fructose, du glycérol et
du blanc et du jaune d’œuf. Le sperme était submergé dans la solution nutritive pendant 45
minutes.
Nous avons aussi fait varier le pH du sperme de 6,0 à 8,0 à l’aide d’une solution aqueuse de NaCl
de concentration 0,9% et d’un sel (carbonate de sodium anhydre) libérant des ions carbonates. Afin
de mesurer les variations de pH, nous avons utilisé des papiers indicateurs de pH d’une précision
de 0,5.
Ensuite, nous avons testé des spermicides éventuels (alcool à friction, vaseline, onguent
antibiotique (Bactroban), savon antibactérien et eau en les mettant en contact avec le sperme
pendant un laps de temps de 45 minutes.
Comme dernière expérience, nous avons laissé deux paillettes dans un congélateur ménager à -9°C.
La première paillette fut laissée dans le congélateur pendant une semaine et la deuxième pendant
deux jours.
Après avoir fait varier chacun de ces facteurs, nous fixions et colorions les spermatozoïdes à l’aide
de l’éosine (colorant) et de la nigrosine (fixatif). À partir de ce moment, les spermatozoïdes
n’étaient plus influencés par les facteurs externes et nous pouvions faire des lames de
spermatozoïdes (frottis) que l’on regardait au microscope sans qu’il n’y ait de morts additionnelles.
Les spermatozoïdes vivants résistaient à la coloration et demeuraient blancs, alors que les
spermatozoïdes morts étaient colorés en violet. Nous pouvions ainsi faire le décompte du nombre
de spermatozoïdes morts et de spermatozoïdes vivants, que nous faisions sur 5 champs par lame,
sur un total de 2 lames pour chaque expérience. Ensuite, nous calculions la moyenne de
spermatozoïdes vivants et calculions notre écart type.
RÉSULTATS
Nous avons calculé le pourcentage de survivants en divisant le nombre de spermatozoïdes blancs
pour tous les champs d’un même paramètre par le nombre total de spermatozoïdes comptés pour
cette condition multiplié par 100. Dans nos résultats, le nombre de spermatozoïdes qui meurent
lors de la décongélation n’est pas pris en compte. Cela est dû au fait que nous ne connaissons pas
leur nombre. On sait par contre que le taux de mortalité causé par un tel changement de
température est d’environ 30%. Donc la mortalité n’est pas seulement due aux changements de
paramètres que l’on a effectués, mais aussi au processus de décongélation.
La figure 1 exprime le nombre de survivants en fonction du temps en minutes passé à l'air libre. Pourcentage de vivants (%)
F i g u r e 1 : S u r v i v a n t s e n f o n c t i o n d u t e m p s e n m i n u t e s p a s s é à
l 'a i r l i b r e
La figure 2 indique le pourcentage de survivants par rapport à la substance avec laquelle ils on été mis en contact pour les faire vivre plus longtemps Pourcentage de vivants (%)
F i g u r e 2 : s o l u t i o n n u t r i t i v e
La figure 3 montre le pourcentage de vivants en fonction de la température. Pourcentage de vivants (%)
F i g u r e 3 : V a r i a t i o n d e l a t e m p é r a t u r e
On remarque à la figure 4 le taux de vivants selon certains spermicides maison que nous avons mis en contact avec le sperme. Pourcentage de vivants (%)
F i g u r e 4 : S p e r m i c i d e s m a i s o n
Le pourcentage de survivants après un certain temps dans un congélateur de -9°C est exprimé par la figure 5. Pourcentage de vivants (%)
F i g u r e 5 : c o n g é l a t e u r
La figure 6 indique le taux de vivants par rapport au pH de la solution physiologique. Pourcentage de vivants (%)
F i g u r e 6 : S u r v i v a n t s e n f o n c t i o n d u p H
DISCUSSION
Air libre :
Nous observons, à première vue, à la figure 1 que plus le temps augmente moins il y a de
survivants. Par contre, nous dénotons qu’après 20 minutes, il y a moins de spermatozoïdes blancs
qu’à 30 minutes. Cela est probablement dû au fait qu’ils n’ont pas eu la même décongélation.
Cependant, nous sommes certaines qu'au moins 2 expérimentations ont eu les mêmes conditions de
décongélation, car on coupait la paillette en 2 pour faire varier 2 paramètres. Nous voyons qu’entre
15 et 20 minutes le nombre de spermatozoïdes vivants diminue. Aussi, nous nous apercevons qu’à
15 minute, il en reste beaucoup tandis que nous prévoyions qu’il n’en aurait presque plus. C’est
pourquoi nous avons fait une deuxième hypothèse, en supposant qu’après 45 minutes à 22°C, ces
gamètes mâles seraient en grande majorité mortes. Finalement, après ce temps, un peu moins que
le moitié sont demeurés vivants. Il y en aurait eu davantage sans la décongélation. On a donc
infirmer notre hypothèse et conclut que les spermatozoïdes sont très robustes.
Solution nutritive :
Comme l’indique la figure 2, nous remarquons qu’en ajoutant du fructose ou du blanc d’œuf le
pourcentage de spermatozoïdes vivants augmente comparativement à 45 minutes à l’air libre, mais
sans ajout d’aucune substance. Malheureusement, nous ne pouvons rien conclure sur l’efficacité
des produits, car la décongélation aurait pu faire moins de morts dans les paillettes de ces 2
expériences et nous avions obtenu un grand écart type. Nous aurions dû connaître le nombre de
spermatozoïdes morts pendant la décongélation en utilisant l'autre moitié de la paillette comme
témoin. Nos résultats auraient été plus précis et plus significatifs. Pour ce qui est du jaune d’œuf
ajouté, nous n’avons pas pu compter le nombre de spermatozoïdes blancs et mauves, car le tout
était opaque. Nous avions prévu par exemple que le jaune d’œuf aurait dû augmenter la longévité
des spermatozoïdes, car il est utilisé dans la confection des paillettes pour réduire le taux de
mortalité. Par ailleurs, nous avons découvert que notre solution aqueuse de glycérol était beaucoup
trop concentrée, car il faisait ratatiner les têtes ( l’eau sortait de la cellule) et mourir les
spermatozoïdes au lieu de les tenir en vie plus longtemps.
Variation de la température :
On peut voir à la figure 3 qu'une augmentation de la température augmente le nombre de
survivants. Normalement, nous aurions dû avoir plus de spermatozoïdes vivants à des températures
semblables à la température du corps humain, comme nous l'avion supposé. Nous pensons que
cette erreur a été engendrée par le temps pris lors de la coupe de la paillette, donc des
manipulations à l’air libre. C’était la première fois que nous faisions ces manipulations et nous
étions donc moins expérimentées. On sait par contre que 13% des spermatozoïdes sont demeurés
vivants après 3 minutes à 17°C. Nous pouvons tout de même dire que: lorsque la température
diminue, les spermatozoïdes sont affectés. Pour ce qui est des températures au-dessus de 37°C, il
faudrait recommencer et mettre le sperme 3 minutes à cette température pour avoir des résultats
valables. Finalement, pour obtenir des résultats plus précis, nous aurions dû faire varier la
température également donc en essayant à tous les 5°C.
Spermicides :
Comme il est indiqué à la figure 4, on constate que l’alcool à friction et le savon antibactérien ont
tués tous les spermatozoïdes. Lorsque nous observions au microscope, nous dénombrions des
spermatozoïdes éclatés ainsi que des agglomérations mauves. Nous pouvons donc conclure que ces
2 produits sont de bons spermicides. Nous pouvons être certaines que ces gamètes mâles seront
tués après un lavage de mains avec ce savon. Toujours à la figure 4, nous apercevons qu’il reste
31% de spermatozoïdes blancs après 3 minutes dans la crème antibiotique. Il y a trop de vie pour
dire que c’est un spermicide efficace. Puis, à la suite de nos observations avec la vaseline et le
sperme, nous ne pouvons pas établir un pourcentage de vivants, car nous étions incapables de
compter le nombre de spermatozoïdes blancs et mauves. Il y avait sur les lames quelques
spermatozoïdes vivants et des agrégats mauves. Nous pensons que ces derniers contenaient des
spermatozoïdes morts. Nous en déduisons donc que la vaseline n’est pas un spermicide. Elle
pourrait tout au plus bloquer les spermatozoïdes dans leur évolution dans le vagin. Ensuite, nous
pensions que les spermatozoïdes allaient éclater lorsqu’ils seraient mis en contact avec l’eau par
l’hypothèse de l’osmose. Nous avons essayé une première fois et cela n’a pas fonctionné. Nous
avons donc décidé de mettre plus d’eau ( 10 gouttes ) et de laisser réagir 5 minutes au lieu de 3. La
figure 4 montre qu’il reste beaucoup de survivants et nous n'avons vu aucun spermatozoïde gonflé
ou éclaté. Nous n’avons pas réessayé avec plus d’eau, car il n’y aurait pas eu assez de
spermatozoïdes dans chaque champ. Nous pouvons conclure à la lumière de nos expérimentations
que les spermatozoïdes bovins ne sont pas tués par l’eau. et qu'elle ne constitue donc pas un
spermicide.
Congélateur :
Nous avons dû faire nos tests avec un congélateur à –9°C ( le seul disponible ). Ce qui ne nous a
pas permis de vérifier notre hypothèse telle que formulée initialement compte tenu que la
température devait être de – 25°C. On peut quand même déduire à partir des résultats présentés à la
figure 5, que les spermatozoïdes sont très robustes puisque 2% ont pu survivre après une semaine
au congélateur. Nous aurions, par contre, dû expérimenter après quelques heures seulement, mais
il était difficile de revenir manipuler à différentes heures.
pH :
Nous avons remarqué à la figure 6 qu’il y avait un grand écart entre le pourcentage de
spermatozoïdes vivants au pH 5,8 et 6,0. Ce qui nous amène à croire que les expérimentations sur
le pH ne sont pas significatives. Cela est probablement dû à la méthode que nous avons utilisée. Il
était très difficile de faire varier le pH de 0,5 dans 2 mL de sperme. Ensuite, nous utilisions des
papiers pH qui n’étaient pas très précis. Le pHmètre l’aurait été plus, mais nous aurions perdu tout
notre sperme sur l’électrode. Ce que nous avons réussi à faire c’est de mesurer le pH du sperme et
il était de 8,0 comme le prédisait la théorie. Si nous avions eu des résultats acceptables, nous
aurions peut-être pu conclure que la variation de pH n’a pas un effet très marqué sur les
spermatozoïdes. Ils ont été sélectionnés au cours de l’évolution pour vivre dans le sperme ( pH 8,0
) et dans le vagin ( pH 5,0).
Finalement , nos résultats sont plus qualitatifs que quantitatifs. Pour être plus précis, il aurait fallu
prendre un témoin de la décongélation pour chaque paramètre.
CONCLUSION
Nos expérimentations nous ont permis de confirmer et d’infirmer certaines hypothèses. Les
spermatozoïdes peuvent être tués par des spermicides maison comme le savon et l’alcool à friction,
mais l’eau n’est pas très efficace. Ils peuvent aussi vivre plus longtemps à l’air libre que dans notre
première hypothèse, soit de 15 minutes, ainsi que davantage que notre hypothèse reformulée, soit
de 45 minutes. Ce que notre projet nous a permis d’apprendre, c’est que les spermatozoïdes sont
beaucoup plus robustes qu’on le croyait. Même si nous croyons qu’ils sont fragiles, nous devons
faire attention, car ils sont bien adaptés pour faire leur travail de reproduction.
IMPACT SUR L’ENVIRONNEMENT ET LA SOCIÉTÉ
Lors de nos expérimentations, aucune substance nocive n’a été utilisée. De plus, tous les
instruments ayant été en contact avec la semence de bovin ont été stérilisés. De ce fait, aucun tort
n’a été causé à l’environnement. Nous avons beaucoup appris sur les propriétés adaptatives des
spermatozoïdes grâce à nos diverses manipulations. Nous avons pris connaissance du fait que les
spermatozoïdes offrent une plus grande résistance aux variations de leur environnement que nous
l’aurions prévu.
Ceci nous donne donc la preuve que l’on sous-estime souvent leur efficacité. En effet, beaucoup de
gens les croient plus vulnérables qu’ils ne le sont en réalité et minimisent donc les moyens de
prévention qui s’imposent. Les résultats de nos expérimentations auront donc pour effet de
sensibiliser la population face à l’importance de la contraception et aussi de leur faire mieux
connaître ce petit être vivant qu’est le spermatozoïde, sujet que l’on hésite toujours à aborder dans
notre société.
SUGGESTIONS

Nous suggérons à des personnes prévoyant pousser plus loin nos expérimentations de préciser
davantage les expériences. En effet, l’idéal serait, pour chaque demi paillette
utilisée, de se servir de l’autre moitié afin de vérifier la proportion de spermatozoïdes ayant
survécu à la décongélation. De ce fait, nous aurions pu éliminer l’imprécision engendrée par
l’expérimentation sur des paillettes différentes. En effet, ce nombre peut varier d’une paillette à
l’autre et de là la nécessité d’un témoin pour chacune d’entre elles.
REMERCIEMENTS

Les auteurs tiennent à remercier pour leur aide :
! Monsieur Guy Perron, inséminateur (418-251-4975)
! Madame Suzanne Doucet, technicienne de laboratoire médical au Centre de Santé Maria
Chapdelaine de Dolbeau-Mistassini (418-276-0036) ! Docteur Jean Lambert, vétérinaire pour gros animaux (418-274-5555) ! Monsieur Claude Villeneuve, professeur de Biologie au Cégep de Saint-Félicien BIBLIOGRAPHIE
Grassier, P.P., 1966, Précis de biologie générale, Masson et Cie Éditeurs, 998 pages. Postel-Vinay, O., 1984, Les enfants du froid, Sciences et Vie, p.24 à 33. Bader, J.-M., 1984, Le pacte entre la vie et le froid. Science et Vie, p.34 à 41.

Source: http://www.cstfelicien.qc.ca/scinat/cyberexpojournal2001/C09.pdf