Visualisation de l'enchainement des étapes de l'ovulation

 Thème : reproduction, gamétogenèse

L'ovulation est une étape essentielle de la reproduction sexuée. On connait assez bien son contrôle temporel (par les hormones telles que la LH) mais les mécanismes précis de son déroulement ne sont pas encore complètement compris, du fait de la faible accessibilité.

Un article publié récemment dans Nature amène une avancée importante dans la compréhension mécanistique de l’ovulation chez la souris avec le développement d’un modèle d’imagerie ex vivo à haute résolution spatiotemporelle sur des follicules ovariens isolés à partir d'ovaires de souris. Ce modèle d’étude ex vivo a été validé par une analyse de transcriptomique sur cellules uniques (scRNA-seq) comparant les follicules cultivés en laboratoire à ceux provenant de souris stimulées in vivo. La conservation des profils d’expression génétique dans les deux conditions témoigne de la robustesse du modèle. 

Les chercheurs ont pu visualiser pour la première fois l’intégralité du processus d’ovulation, qui se révèle être un enchaînement rigoureux de trois phases : expansion folliculaire, contraction et rupture. 

Images en microscopie confocales des phases de l'ovulation. Le carré blanc en pointillés indique la zone agrandie en bas; le cercle blanc en pointillés indique le contour de l'ovocyte ; le temps est relatif à l'ajout d'hCG dans le milieu qui déclenche l'ovulation. Barre d'échelle : 100 μm. Source : https://www.nature.com/articles/s41556-024-01524-6

La première phase, l’expansion folliculaire, est initiée par la sécrétion d’acide hyaluronique (HA) par les cellules du cumulus oophorus, ce qui crée un gradient osmotique responsable d’un afflux de liquide dans la cavité antrale. Ce processus entraîne une augmentation rapide du volume folliculaire. Des expériences avec des inhibiteurs de la synthèse d’HA (4-MU) ou des barrières osmotiques (dextran de haut poids moléculaire) montrent que cette expansion est essentielle pour initier l’ovulation.

La deuxième phase, la contraction, est induite par la contraction des cellules musculaires lisses situées à la périphérie du follicule. Cette contraction dépend de signaux hormonaux (progestérone et endothéline) et nécessite une forte activité mitochondriale (qui assure la production d’ATP) ainsi que la machinerie contractile actine-myosine. Des inhibiteurs ciblant le récepteur de la progestérone, celui de l’endothéline ou les voies de contraction musculaire (myosine II, ROCK) bloquent la contraction et empêchent l’ovulation.

La phase finale, la rupture folliculaire, débute par la formation du stigma, une zone localisée de la paroi folliculaire qui s’affine de manière importante. 

Images de microscopie confocale lors de la formation du stigma. Le temps indiqué est relatif à la rupture de la paroi folliculaire. Barre d'échelle : 100 μm. Source : https://www.nature.com/articles/s41556-024-01524-6

Cette distension est provoquée par la pression interne combinée à l’amincissement local du tissu. Le processus de rupture suit une séquence en trois étapes : fuite du liquide antral, rupture cellulaire (expulsion des cellules du cumulus), puis libération de l’ovocyte. La métalloprotéinase MMP2 est essentielle pour cette étape, facilitant la dégradation de la matrice extracellulaire pour permettre l’ouverture de la paroi folliculaire.

Enfin, l’étude révèle que le mouvement de l’ovocyte vers le site de rupture n’intervient qu’à la toute fin du processus. Fait important, la reprise de la méiose (bloquée en prophase I, elle se réactive normalement et continue jusqu'en métaphase II) n’est pas nécessaire à l’ovulation.

En conclusion, cette étude offre un modèle de choix pour comprendre l’ovulation, en révélant que ce processus repose sur une coordination fine entre forces mécaniques, signaux hormonaux, remodelage tissulaire. Le système ex vivo mis au point ouvre la voie à des études mécanistiques et pharmacologiques poussées qui pourraient permettre de faire des progrès dans le traitement de certains cas d'infertilité.