L'infertilité masculine est une préoccupation croissante dans les sociétés modernes. Parmi les différentes causes d'infertilité masculine, certaines ont une origine génétique. La fragmentation de l'ADN des spermatozoïdes désigne les cassures du matériel génétique contenu dans les spermatozoïdes, un paramètre crucial qui peut influencer le potentiel de fertilité d'un homme. Cet article explore les mécanismes de la décondensation de l'ADN des spermatozoïdes, les méthodes de diagnostic de la fragmentation de l'ADN, et ses implications sur la fertilité masculine et les techniques de procréation assistée (AMP).
Fragmentation de l'ADN des spermatozoïdes : Une Vue d'Ensemble
La fertilité masculine et la qualité du sperme sont évaluées par le test d'analyse du sperme. Il s'agit d'une analyse du sperme qui évalue les paramètres macroscopiques (tels que le volume ou la viscosité du sperme) et les paramètres microscopiques (tels que la concentration, la motilité et la morphologie des spermatozoïdes). Cependant, il existe d'autres paramètres du sperme qui ne sont pas évalués dans ce test et qui peuvent influencer le potentiel de fertilité d'un homme. Ce serait le cas pour la fragmentation de l'ADN des spermatozoïdes. En outre, cette altération du matériel génétique du gamète mâle peut être présente et, en revanche, les paramètres de concentration, de motilité et de morphologie des spermatozoïdes peuvent être normaux dans le résultat de l'analyse du sperme. Cependant, les paramètres de motilité et de morphologie des spermatozoïdes peuvent être affectés et liés à la fragmentation de l'ADN des spermatozoïdes.
Implications pour la Fertilité Masculine
Des niveaux élevés de fragmentation de l'ADN des spermatozoïdes ont été associés à l'infertilité masculine. En outre, la fragmentation de l'ADN des spermatozoïdes a été largement étudiée en relation avec les techniques de procréation assistée, où elle peut avoir les implications suivantes:
- Taux de fertilisation plus faible.
- Mauvaise qualité des embryons.
- Taux d'implantation plus faible.
- Un taux plus élevé de fausses couches.
Cependant, il est important de préciser que la relation entre une fragmentation élevée de l'ADN des spermatozoïdes et ces paramètres est encore controversée.
Diagnostic : Tests de Fragmentation de l'ADN
Comme indiqué ci-dessus, il est possible que des hommes présentant des valeurs normales de numération des spermatozoïdes aient un taux élevé de fragmentation de l'ADN dans leurs spermatozoïdes. Cependant, le niveau de fragmentation a toutes les chances d'être élevé lorsque les paramètres séminaux sont altérés. Dans tous les cas, afin d'évaluer l'intégrité de l'ADN des spermatozoïdes, il est nécessaire d'effectuer des tests complémentaires appelés test de fragmentation. Il existe plusieurs méthodes pour mesurer le degré de fragmentation de l'ADN du sperme en laboratoire, mais les plus couramment utilisées sont les suivantes:
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Test SCD (Test de Dispersion de la Chromatine du Sperme)
Le test de dispersion de la chromatine du sperme (SCD) implique la décondensation de l'ADN du sperme. Par conséquent, les spermatozoïdes dont l'ADN est intact présentent de grandes auréoles de dispersion, tandis que ceux dont l'ADN est fragmenté présentent des auréoles de dispersion petites ou absentes autour de la tête.
Test TUNEL (Terminal Deoxynucleotidyl Transferase-Mediated dUTP Nick-End Labeling)
Le TUNEL est une technique qui utilise généralement la cytométrie en flux pour évaluer l'intégrité de l'ADN. Elle consiste en une coloration avec des marqueurs fluorescents qui ne se fixent que sur les brins d'ADN cassés. Ensuite, lorsque l'échantillon passe dans le cytomètre en flux, le signal de fluorescence indique quand l'ADN est fragmenté. En outre, le test TUNEL permet de détecter simultanément les deux types de cassures de l'ADN du sperme (simple et double brin), ce qui explique que ce test soit largement utilisé.
Test des Comètes (COMET)
En cas de petites portions d’ADN fragmenté, l’échantillon présente une image similaire à la queue d’une comète. La différence entre le test des comètes et le test DDC est que le système des comètes fait la différence entre les cassures d'ADN simple et double brin, de sorte qu'un meilleur diagnostic peut être posé grâce à une étude plus précise du type de fragmentation de l'ADN.
SCSA Séminal
L’ADN endommagé est plus vulnérable à la chaleur et à la dénaturation acide que les spermatozoïdes intacts. Son principal avantage est de pouvoir évaluer un grand nombre de cellules par cytométrie en flux.
Indications pour les Tests de Fragmentation
Normalement, ces tests visant à évaluer la fragmentation de l'ADN des spermatozoïdes sont effectués lorsque le couple ne parvient pas à concevoir après plusieurs traitements de fertilité, mais il existe également d'autres indications:
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- Stérilité d'cause inconnue.
- Échecs répétés de l'implantation.
- Embryons de mauvaise qualité.
- Varicocèle.
- Les fausses couches à répétition.
- Homme de plus de 45 ans.
- Les maladies chroniques telles que le diabète.
- Fumeurs masculins.
- Résultats d'analyse de sperme altérés.
Comme nous le dit le Dr Sergio Rogel: Le test de fragmentation du sperme est utilisé pour les personnes qui présentent un facteur masculin important, car les altérations de l'ADN du sperme sont souvent associées à des échantillons de sperme de mauvaise qualité. En outre, il peut également être utilisé chez les personnes qui ont eu un cycle de fécondation in vitro et n'ont pas réussi à obtenir une qualité d'embryon suffisante, et l'on soupçonne que cela peut être dû au facteur masculin.
Causes de la Fragmentation de l'ADN des Spermatozoïdes
Un certain nombre de facteurs peuvent entraîner une augmentation des cassures de l'ADN du sperme, mais les causes les plus courantes sont les suivantes:
- Température testiculaire élevée en raison d'épisodes de forte fièvre, de la présence d'un varicocèle ou même du port de vêtements serrés.
- Traitements pharmacologiques: certains médicaments peuvent entraîner une fragmentation de l'ADN des spermatozoïdes.
- Exposition aux polluants: les pesticides et certains produits chimiques peuvent endommager l'ADN des spermatozoïdes.
- Fumer: les hommes fumeurs ont un sperme de moins bonne qualité et le tabagisme peut également augmenter le nombre de spermatozoïdes dont l'ADN est fragmenté.
- Âge avancé: la fragmentation de l'ADN du sperme augmente avec l'âge, surtout après 45 ans.
En plus de celles-ci, il existe d'autres causes intrinsèques de fragmentation qui se produisent pendant la production des spermatozoïdes, en raison d'altérations qui rendent l'ADN des spermatozoïdes vulnérable aux dommages causés par le stress oxydatif.
Mécanismes de Décondensation de l'ADN des Spermatozoïdes
L’acide désoxyribonucléique (ADN) est une molécule qui contient l’information génétique utilisée dans le développement et le fonctionnement des organismes. Dans le cas du spermatozoïde humain, l’information génétique est stockée dans la tête, et pour la faire tenir dans un si petit espace, il faut des mécanismes sophistiqués qui nécessitent le remplacement de certaines molécules par d’autres (en particulier, les histones sont remplacées par des protamines).
Au cours de la formation des spermatozoïdes - la spermatogenèse - des ruptures de brins d’ADN peuvent être induites. Les spermatozoïdes peuvent également accumuler des dommages dans leur ADN pendant leur maturation et leur stockage dans l’épididyme avant l’éjaculation.
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Stress Oxydatif et Fragmentation de l'ADN
Les formes actives de l’oxygène (RLO) sont des dérivés actifs de l’oxygène qui génèrent un stress oxydatif. Les plus importants sont l’anion superoxyde (O -°) le peroxyde d’hydrogène 2 (H O ) et le radical hydroxyl (OH °). Le stress oxydatif induit des lésions dans les gamètes 2 2 et dans l’embryon. La fragmentation de l’ADN (et de l’ARN), la peroxydation de lipides membranaires sont parmi les plus dommageables pour la fertilité.
Les RLO ont une origine endogène et exogène. Sous-produits du métabolisme oxydatif, leur formation peut être exacerbée dans certaines conditions. Les spermatozoïdes humains, comme ceux d’autres espèces animales, incubés en aérobiose génèrent spontanément des composés oxygénés réactifs, principalement l’anion superoxyde et le peroxyde d’hydrogène.
La peroxydation lipidique dans le spermatozoïde conduit à la perte de phospholipides membranaires, à des pertes de fluidité de la membrane plasmique, de mobilité et au vieillissement des spermatozoïdes. Elle peut interférer négativement avec le processus de fécondation en interdisant les fusions membranaires.
Facteurs Génétiques
Parmi les différentes causes d'infertilités masculines, certaines ont une origine génétique. C'est le cas de la globozoospermie de type I, une infertilité sévère caractérisée par la production exclusive des spermatozoïdes ayant une tête ronde et sans acrosome. Cette pathologie présente un phénotype complexe associant à l'absence de l'acrosome, des défauts de compaction nucléaire, des lésions de l'ADN et une déficience d'activation ovocytaire.
Récemment notre équipe a montré que le gène DPY19L2 est impliqué dans 60 à 80% des cas de globozoospermie de type I et représente donc la cause majeure de la globozoospermie de type I chez l'homme. La fonction de la protéine étant complètement inconnue au moment de l'identification du gène DPY19L2, nous avons alors réalisée une étude fondamentale sur les mécanismes moléculaires expliquant la pathogénie moléculaire de cette maladie et avons démontré, grâce à l'utilisation du modèle des souris KO pour le gène Dpy19l2, que la protéine est localisée dans la membrane nucléaire interne et est nécessaire à l'ancrage de l'acrosome sur l'enveloppe nucléaire.
Traitement et Stratégies pour Améliorer la Qualité de l'ADN Spermatique
Certaines des causes de la fragmentation de l'ADN des spermatozoïdes ne sont pas toujours traitables. Dans d'autres cas, des changements de mode de vie ou un traitement antioxydant peuvent être utiles pour améliorer la qualité du sperme.
Comme mentionné ci-dessus, le stress oxydatif causé par l'augmentation des radicaux libres dans le corps masculin endommage l'ADN des spermatozoïdes. Par conséquent, un mode de vie sain et une alimentation variée et équilibrée seront nécessaires pour réduire ces niveaux de fragmentation de l'ADN des spermatozoïdes. Des traitements antioxydants pendant environ 3 mois peuvent réduire la fragmentation de l'ADN des spermatozoïdes, bien que cela ne soit pas toujours possible. D'autre part, la chirurgie de la varicocèle, le cas échéant, peut également contribuer à améliorer l'intégrité de l'ADN et le potentiel fertile de l'homme.
Techniques de Sélection des Spermatozoïdes
Dans le cas d’un traitement par FIV, il serait essentiel d’effectuer une sélection des spermatozoïdes la plus précise et la plus efficace possible afin de n’utiliser que les spermatozoïdes dont le matériel génétique n’est pas endommagé au moyen de : colonnes d’annexine V (MACS), puces microfluidiques, etc. La technique de la colonne d'annexine pour la sélection des spermatozoïdes permet d'écarter les spermatozoïdes apoptotiques, ou de sélectionner les spermatozoïdes qui ne présentent pas d'ADN fragmenté. Il peut être utilisé dans des échantillons de sperme de patients qui vont subir une fécondation in vitro (FIV), une micro-injection intracytoplasmique (ICSI) ou une insémination artificielle (IA), bien que sa limite soit qu'il doit être utilisé dans des échantillons ayant une qualité séminale suffisante pour que le résultat soit optimal, car la concentration séminale diminue. Elle est indiquée pour les patients présentant un pourcentage élevé de spermatozoïdes à l'ADN fragmenté, des fausses couches répétées, une qualité d'embryon médiocre et un faible taux de fécondation.
Biopsie Testiculaire
Dans les cas où aucun traitement n'a pu améliorer le taux de fragmentation, il est possible d'obtenir des spermatozoïdes directement du testicule par une biopsie pour l'ICSI. Cela permet d'éviter les dommages qui se produisent au niveau post-testiculaire, c'est-à-dire une fois que les spermatozoïdes ont quitté le testicule.
Grossesse et Fragmentation de l'ADN Spermatique
Le fait qu'un homme présente un taux élevé de fragmentation de l'ADN des spermatozoïdes ne signifie pas qu'il ne peut pas obtenir une grossesse naturelle avec sa partenaire. Cependant, la probabilité d'y parvenir peut être réduite en raison des problèmes abordés dans cet article. Si le taux de fragmentation est faible, l'ovule peut être capable de réparer lui-même ces dommages après la fécondation. Cependant, il existe des techniques de sélection des spermatozoïdes, telles que la Puce fertile pour améliorer la qualité du sperme chez les hommes présentant des niveaux élevés de fragmentation de l'ADN des spermatozoïdes, en particulier lorsqu'il est à double brin.
D'autre part, il a été démontré que les spermatozoïdes obtenus directement du testicule par biopsie testiculaire peuvent avoir une meilleure qualité d'ADN que les spermatozoïdes éjaculés, de sorte que cette prise en charge pourrait être possible dans certains cas d'hommes présentant une fragmentation élevée de l'ADN des spermatozoïdes et des échecs antérieurs d'ICSI.
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