Dernière étape de la spermatogénèse, est un processus de différenciation au cours duquel la cellule germinale acquiert, par des transformations cellulaires successives, ses spécificités. Ces transformations portent sur l’ensemble des constituants cellulaires, durent environ 24 jours et aboutissent à la libération du spermatozoïde à la surface des cellules de Sertoli, dans la lumière du tube séminifère.
La spermatide, initialement, est une cellule ronde à noyau central de 6 à 7 µ de diamètre, à chromatine granulaire irrégulière.
Il se condense et sa membrane présente un épaississement au niveau de deux pôles diamètralement opposés : l'un au dessous de la région où se développe l'acrosome, l'autre en regard du système centriolaire.
Il se développe à partir de vésicules dites pro-acrosomiques qui se détachent de l'appareil de Golgi , fusionnent pour donner une vésicule unique, le capuchon acrosomique, qui s'étale au contact du noyau . Le contenu vésiculaire forme un granule dense qui progressivement grossit et remplit toute la cavité du capuchon. C'est alors le stade d'acrosome qui persiste sous cette forme dans le spermatozoïde .
L’un des centrioles, dès le stade spermatide , donne naissance au complexe axonémal, ébauche de la structure filamentaire qui constituera l’axe du flagelle du spermatozoïde. Lorsque les centrioles migrent pour se placer près du noyau au pôle opposé à l'acrosome, ce centriole devient le plus périphérique (centriole distal). L'autre centriole se place au contact de la membrane nucléaire (centriole proximal). Pendant cette migration, sont élaborés les constituants de la pièce intermédiaire : plaque basale, colonnes segmentées, fibres denses.
Le cytoplasme glisse autour de ces différentes structures pour occuper le pôle opposé à l’acrosome de telle sorte que le noyau et l'acrosome deviennent totalement excentrés. La membrane plasmique est appliquée contre l'acrosome mais en arrière de ce dernier elle reste séparée du noyau par un espace étroit occupé par la cape post-acrosomique. Au-delà, le cytoplasme s'élargit et entoure la pièce intermédiaire.
Les mitochondries s'accumulent en périphérie de cette dernière et de la partie initiale du flagelle ; au delà, la membrane se resserre à la naissance du flagelle pour former l'annulus.
Le flagelle se constitue par allongement progressif du complexe axonémal et des fibres denses entourés par un mince film cytoplasmique et la membrane plasmique .
Au stade terminal, des expansions des cellules de Sertoli pénètrent dans la zone périphérique du cytoplasme, progressivement éliminé par un double processus de fragmentation et de phagocytose.
Ces ponts cytoplasmiques retiennent les cellules germinales matures à la surface des cellules de Sertoli; à la fin de la spermiogénèse, la destruction de ces ponts cytoplasmiques permet la libération des spermatozoïdes dans la lumière du tube séminifère.
