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Posté par Adrien le Jeudi 21/01/2016 à 00:00
L'oxydation du noyau du spermatozoïde: un danger insoupçonné
Les altérations du noyau spermatique sont des causes d'échecs reproductifs et de risque de transmission paternelle à la descendance de mutations génétiques. L'oxydation de l'ADN paternel est l'altération la plus fréquente. L'équipe de Joël Drevet au laboratoire "Génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.), reproduction et développement", révèle l'étendue de ces dommages oxydants sur les chromosomes des spermatozoïdes murins et met en évidence la susceptibilité différentielle des chromosomes à l'oxydation, liée à leur position dans le noyau spermatique. Cette étude est publiée dans la revue Free Radical Biology & Medicine.

La qualité des gamètes (spermatozoïde et ovule) est l'élément déterminant le succès reproductif et la santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité.) de la descendance. Un aspect important de cette qualité est l'intégrité des patrimoines génétiques qui, une fois fusionnés, seront à l'origine du nouvel individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux sont soutenus par la fondation Wikimedia).). Dans ce contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu traditionnellement de l'analyse...), le gamète mâle et le gamète femelle (En biologie, femelle (du latin « femella », petite femme, jeune femme) est le sexe de l'organisme qui produit des ovules, dans le cadre...) des mammifères ne sont pas équivalents. Si le gamète femelle est caractérisé par un métabolisme (Le métabolisme est l'ensemble des transformations moléculaires et énergétiques qui se déroulent de manière ininterrompue dans la cellule ou l'organisme vivant. C'est un processus ordonné, qui fait intervenir...) dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) et de fortes activités de réparation, il n'en est rien pour le spermatozoïde, une cellule silencieuse dénuée de toute activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) et incapable de réparer les dommages qu'elle subit. Ainsi après fécondation (La fécondation, pour les êtres vivants organisés, est le stade de la reproduction sexuée consistant en une fusion des gamètes mâle et...), c'est l'ovule (L'"ovule" est la cellule sexuelle (ou gamète) produite par les femelles. Comme tous les gamètes, l'"ovule" est haploïde, il contient la moitié des chromosomes de la...) qui assurera toutes les réparations du noyau spermatique si celui-ci est altéré.


Figure 1: Résultats de séquençage à haut débit (Le terme de haut débit (ou large bande par traduction littérale de l'expression anglosaxonne broadband) fait référence à des capacités d'accès à internet supérieures à celle de l'accès analogique...) des régions oxydées du noyau spermatique (Souris sauvages (WT) versus souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant tout l’espèce commune Mus musculus, connue aussi comme...) gpx5-/- (KO)) après immuno-précipitation avec un anticorps anti-8OHdG révélant dans le noyau des spermatozoïdes KO l'existence de plusieurs milliers de sites oxydées (taille environ 200 à 400 pb). Environ un millier de ces régions d'ADN dans le noyau des spermatozoïdes KO présentent un niveau élevé d'oxydation (points chauds d'oxydation). Au contraire, le noyau des spermatozoïdes WT ne présente qu'un faible nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de sites oxydés et aucun de ces sites ne constitue un point (Graphie) chaud d'oxydation. Souris KO = souris déficientes en glutathion peroxidase 5 (Chabory et al., J. Clin. Invest., 2009).

Parmi les multiples altérations possibles du noyau spermatique, l'oxydation des bases de l'ADN est sans aucun doute la plus commune. En effet, les spermatozoïdes, si ils sont soumis à un environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le...) pro-oxydant, accumulent des dommages à l'ADN. De tels environnements pro-oxydants sont fréquents, par exemple à la suite d'épisodes infectieux ou inflammatoires du tractus génital mâle, ou encore en réponse à un environnement pollué, à des stress (Le stress (« contrainte » en anglais), ou syndrome général d'adaptation, est l'ensemble des réponses d'un organisme soumis à des contraintes environnementales....) physiques (température, radiations...), à certaines médications et drogues, à un régime alimentaire (Pour les régimes alimentaires d'ordre culturel pratiqués par l'Homme voir pratique alimentaire; Pour les régimes visant à perdre du poids voir régime amaigrissant.) déséquilibré, au tabagisme (Le tabagisme est le fait de consommer du tabac, produit manufacturé élaboré à partir de feuilles séchées de plantes...), voire en situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il inscrit un lieu dans un cadre plus général afin de le...) clinique en réponse aux technologies de la procréation médicalement assistée (PMA).

L'équipe de Joël Drevet avait montré que des fécondations réalisées avec des spermatozoïdes à noyau oxydé (souris déficientes en protection post-testiculaire antioxydante, souris gpx5-/-) étaient à l'origine d'anomalies de développement, d'avortements et d'une augmentation de la mortalité périnatale (Chabory et al., J. Clin. Invest., 2009. De telles issues sont rencontrées en clinique de l'infertilité (L'infertilité (ou stérilité) est la difficulté, voire l'impossibilité, à donner la vie. Ceci s'applique aussi bien à un terrain sur lequel toute tentative de culture agricole est infructueuse qu'à...). Les chercheurs avaient ensuite démontré que le noyau des spermatozoïdes de mammifère (Les Mammifères (classe des Mammalia) forment un taxon inclus dans les vertébrés, traditionnellement une classe, définie dès la classification de Linné. Ce taxon est considéré comme...) n'est pas uniformément susceptible aux dommages oxydants mais que ceux-ci se concentrent sur les aires (Aires (en espagnol, les airs) est une compagnie aérienne intérieure de Colombie.) de moindre compaction où l'ADN paternel est toujours organisé en nucléosome et associé aux histones.


Figure 2: Distribution sur les chromosomes de souris (autosomes 1 à 19 et chromosomes sexuels X et Y, classés par taille décroissante) des points chauds d'oxydation du noyau spermatique chez les animaux KO. Le code couleur utilisé (du jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même couleur :) clair vers le noir) indique l'intensité d'oxydation de chaque région chromosomique. Une barre verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.) représente 1 million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million...) de paires de bases.

La nouvelle étude démontre que l'oxydation du noyau spermatique affecte de façon différentielle les chromosomes paternels. En effet, des approches de séquençage à haut débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.) des régions oxydées du noyau spermatique ont révélé que les petits chromosomes sont beaucoup plus sensibles aux altérations oxydantes que les grands chromosomes. Cette susceptibilité différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une application définie à l'aide de...) n'est pas liée à la richesse des autosomes (chromosomes autres que les chromosomes sexuels X et Y) en régions de moindre compaction toujours liées aux histones. Le critère qui semble plutôt déterminer la susceptibilité des chromosomes face aux dommages oxydants est leur position dans le noyau spermatique. Globalement, les chromosomes sexuels apparaissent plus sensibles à l'oxydation que les autosomes. La région riche en gènes du petit chromosome (Le chromosome (du grec khroma, couleur et soma, corps, élément) est l'élément porteur de l'information génétique. Les chromosomes contiennent les gènes et...) Y montre la plus grande susceptibilité.

Ces résultats acquis par le biais de modèles murins sont en cours de transposition chez l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère est...). Sachant que le noyau spermatique humain est bien moins compacté que le noyau spermatique murin, il faut s'attendre à ce que le patrimoine génétique paternel soit chez l'homme très susceptible aux dommages oxydants. Cette susceptibilité pourrait expliquer le taux faible de succès des technologies de la PMA ainsi que les effets reproductifs environnementaux dont le point commun est d'augmenter les atteintes oxydantes autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) des gamètes mâles.

Ces découvertes alertent la clinique sur la nécessité de bien apprécier l'intégrité du matériel génétique paternel et d'évaluer quel est l'impact sur le degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) d'oxydation du noyau spermatique des technologies de la procréation médicalement assistée telles que la cryo-conservation de la semence et la sélection des spermatozoïdes à injecter lors de l'ICSI (Intra-Cytoplasmic Sperm Injection). En effet, une trop grande quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe...) de dommages oxydants à l'ADN pourrait être à l'origine de défaillances des systèmes de réparation ovocytaire. De telles situations sont source d'échecs reproductifs ou de transmission de mutations pouvant affecter la qualité de vie (La qualité de vie d’une population est un enjeu majeur en sciences économiques et en science politique. On utilise les notions proches d’utilité et de bien-être. Elle est mesurée par de nombreux...) de la descendance.

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Source: CNRS-INSB