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Pour une fécondation couronnée de succès il faut un spermatozoïde mature qui contient un jeu de chromosomes haploïde et un ovocyte mature type II arrêté au cours de la deuxième division de maturation de la méiose. La fusion a lieu dans la partie ampoulaire de la trompe utérine. Le processus de pénétration du spermatozoïde dans l'ovule est appelé imprégnation. Ainsi l'ovocyte est amené à achever sa deuxième division de maturation; il finit donc également par contenir un jeu de chromosomes haploïde. La fertilisation complète jusqu'à la formation du zygote (état d'union des jeux chromosomiques des deux pronuclei sur la plaque métaphasique de la première division mitotique) dure environ 24 heures et correspond au stade 1 selon Carnegie (stade 1, env. 1 jour, 1). Le but en est la restauration d'un jeu de chromosomes diploïde et la détermination du sexe chromosomique.
Le spermatozoïde mature est constitué de la tête qui contient la chape acrosomique et le noyau, du collet contenant les 2 centrioles, de la pièce intermédiaire contenant des mitochondries, de la pièce principale et de la pièce terminale. Les spermatozoïdes subissent une série de processus d'activation lors de leur ascension à travers le col, la cavité utérine et la trompe; l'ensemble de ces processus est désigné sous le nom de: capacitation. Ainsi certaines macromolécules qui proviennent du liquide séminal sont éliminées de la surface des spermatozoïdes. C'est ainsi que par la suite les spermatozoïdes deviennent plus mobiles et préparés à la réaction acrosomique.
La réaction corticale a lieu après le succès de l'imprégnation de l'ovule par un spermatozoïde; elle conduit à l'empêchement de la polyspermie. Elle déclenche également par la suite l'achèvement de la deuxième division de maturation (méiose II). Ce processus conduit à l'expulsion du deuxième globule polaire. Le matériel nucléaire haploïde (contenu dans le spermatozoïde et l'ovocyte) se dilate et forme les pronuclei mâle et femelle. Ceux-ci se rapprochent lentement; le zygote se forme environ 22 h après l'imprégnation de l'ovule; les deux jeux chromosomiques s'y trouvent arrangés sur une plaque métaphasique commune. La première division de segmentation est accomplie par l'appareil microtubulaire de division qui provient du centrosome proximal du spermatozoïde. La fertilisation s'achève avec la formation des deux cellules filles. La préimplantation a commencé.