Gamétogenèse chez le nématode hermaphrodite

Caenorhabditis elegans est un petit ver de 1 mm utilisé depuis 50 ans comme organisme modèle (prix Nobel 2002, 2006, 2024). Sa gamétogenèse est unique : il est hermaphrodite et produit les deux types de gamètes dans la même gonade.

L'architecture de la gonade

L'hermaphrodite C. elegans possède deux gonades en forme de tube replié, symétriques. Chacune contient successivement, de la pointe distale à la pointe proximale :

• Une zone de prolifération (cellules germinales en mitose).
• Une zone de méiose précoce (cellules en prophase 1).
• Une zone de différenciation gamétique.
• Le spermathèque (où les gamètes sont stockés).

Phase 1 : production de spermatozoïdes

Pendant le développement larvaire (stade L4), les cellules germinales se différencient en spermatozoïdes. Environ 150-300 spermatozoïdes sont produits par gonade. Ils sont stockés dans le spermathèque.

Phase 2 : production d'ovocytes

À l'âge adulte, les cellules germinales suivantes changent de programme et se différencient en ovocytes. Chaque ovocyte traverse le spermathèque où il est fécondé par un spermatozoïde stocké.

Résultat : l'hermaphrodite peut s'autoféconder et produire 300-400 descendants sans avoir besoin d'un mâle.

Les rares mâles

Dans une population de C. elegans, environ 0,2 % des individus sont mâles (par anomalie chromosomique : XO au lieu de XX). Les mâles produisent uniquement des spermatozoïdes et peuvent féconder un hermaphrodite — auquel cas la descendance est mâle ou hermaphrodite en proportion 50/50.

Pourquoi c'est un modèle clé

C. elegans est totalement transparent, son nombre de cellules est fixe et bien cartographié (959 cellules somatiques chez l'adulte), son génome est entièrement séquencé. Toute la gamétogenèse peut être observée en direct sous microscope optique sur le ver vivant. C'est un atlas vivant de la biologie cellulaire.