Une nouvelle compréhension du sperme offre la possibilité d’augmenter les taux de fertilité masculine

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Une compréhension de base de la reproduction s’est auparavant concentrée sur l’idée que l’ADN est seul responsable de la gouvernance des traits que la progéniture aura. Mais une nouvelle recherche contribue à renforcer une idée récente selon laquelle d’autres ensembles de biomolécules tels que l’ARN (dont les ”petits ARN non codant (sncRNA)”), connus sous le nom de facteurs épigénétiques, jouent également un rôle essentiel dans la gouvernance de la fertilité masculine et de la qualité des embryons. L’équipe de chercheurs comprend le Dr Geoffry De Iuliis, le Dr Shaun Roman, le professeur Brett Nixon et la candidate au doctorat Natalie Trigg, qui est l’auteur principal d’un article décrivant leurs conclusions et publié dans Cell Reports.

Leur étude montre que des facteurs environnementaux communs dont il a été précédemment démontré qu’ils n’affectent pas l’ADN peuvent, en fait, avoir encore un rôle à jouer dans la reproduction en raison de l’influence qu’ils ont sur l’ARN. Le Dr De Iuliis donne l’exemple de l’exposition à l’énergie électromagnétique radiofréquence – un facteur de stress environnemental émis par les téléphones portables et le WiFi. “L’énergie radiofréquence est définie comme étant non ionisante, ce qui signifie qu’elle ne peut pas altérer immédiatement les biomolécules, donc ne peut pas créer directement des dommages à l’ADN. Certains concluent qu’il est donc sans danger”, explique le Dr De Iulliis. Cette étude ouvre le concept selon lequel les dommages à l’ADN ne sont pas la solution ultime. Il est peut-être important de noter également les changements plus subtils de l’ARN.

“Au cours des 50 dernières années, certains ont suggéré que la fertilité masculine était tombée d’une falaise. La qualité du sperme est certainement en baisse et la fertilité des humains diminue. … Ce n’est pas une idée nouvelle, mais ce que nous voyons, c’est peut-être que les nouveaux facteurs de stress environnementaux apparus au cours des cinq dernières décennies se combinent pour compromettre la fertilité, mais leurs effets individuels sont si subtils que nous ne les voyons peut-être pas dans des expériences de recherche isolées“, ajoute le Dr De Iulliis.

L’étude

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En utilisant l’acrylamide – un produit chimique couramment trouvé en petites quantités dans les aliments de tous les jours tels que les toasts, les chips et même l’eau potable de certains pays – comme facteur de stress sur le sperme, l’équipe a découvert que ce facteur environnemental peut affecter à la fois la qualité du sperme et la viabilité de l’embryon après cela. a quitté le testicule. «Nous explorons ce que fait l’acrylamide en termes d’endommagement des gamètes et ce que cela signifie pour la future progéniture. Et cette étude a montré que ce n’est pas seulement l’ADN des spermatozoïdes, c’est aussi leur ARN qui est vulnérable aux facteurs de stress environnementaux», explique le Dr Roman.

“Au fur et à mesure que les spermatozoïdes progressent du testicule vers le point d’éjaculation – un processus qui prend environ une semaine – ils prennent certains de ces facteurs épigénétiques de l’appareil reproducteur masculin”. Dans les expériences, les spermatozoïdes ont été exposés à l’acrylamide à la fois dans le testicule et après avoir quitté le testicule et mûri dans le canal appelé épididyme. Seul le sperme qui a été exposé après avoir quitté le testicule a eu un effet néfaste sur – et, dans de nombreux cas, a été mortel pour – l’embryon.

L’étude indique que ce sont les modifications du profil d’ARN délivré aux spermatozoïdes dans le tractus masculin qui transmettent les conséquences de l’exposition. “Ces expositions modifient les espèces d’ARN qui sont délivrées au sperme et qui modifient les gènes qui sont” activés “dans l’embryon résultant”, explique le Dr De Iuliis. “Cela nous éloigne du dogme selon lequel l’ADN du sperme est la seule chose dont nous devrions nous préoccuper”, note le Dr De Iuliis.

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«Dans notre domaine, il est courant de dire: “les spermatozoïdes ne sont que des porteurs d’ADN, l’ovule contient tous les ingrédients importants qui déterminent le destin de l’embryon”, mais nous comprenons maintenant que les spermatozoïdes transportent bien plus que de l’ADN, y compris une charge utile épigénétique, et les modifications apportées à l’un ou l’autre après que le sperme ait quitté l’environnement protecteur du testicule ont des conséquences importantes».

Il est important de noter que les niveaux d’acrylamides utilisés dans les expériences étaient bien au-delà du niveau qu’un humain pourrait consommer par l’apport alimentaire. Donc, certainement pour le moment, rien ne suggère que les hommes essayant de concevoir devraient spécifiquement modifier leur alimentation pour éviter ce produit chimique particulier. Le professeur Brett Nixon souligne également que l’ARN du sperme revient à la normale après une période de récupération relativement brève après l’arrêt du traitement à l’acrylamide. “Cette découverte identifie l’importance critique de la santé d’un homme juste avant la conception et ajoute à un nombre croissant de données que de simples changements de mode de vie adoptés pendant cette fenêtre pourraient avoir des implications majeures pour la fertilité d’un individu”.

Ouvrir la porte à de futurs traitements de fertilité

Cette recherche ouvre également la porte à de futurs traitements spécifiques. “Cela nous fournit un modèle puissant pour identifier les mécanismes de la façon dont ces changements épigénétiques se produisent et les changements que nous identifions ont le potentiel d’être utilisés comme biomarqueurs diagnostiques de l’exposition au stress”, explique le Dr Roman. En extrapolant à partir de cela, il existe un potentiel de dépistage du sperme de tout homme en particulier pour voir s’il possède ces marqueurs d’exposition à des substances toxiques.

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“Lorsque vous comprenez la biologie moléculaire, vous pouvez alors aller de l’avant et concevoir vos stratégies d’information, vos stratégies de ciblage et vos stratégies thérapeutiques. Nous avons maintenant les outils pour déterminer comment cibler les voies, que nous venons tout juste d’identifier dans cet article, qui conduisent à ces changements épigénétiques ou d’ARN. Nous pouvons maintenant cibler les composants racines de ces voies, ce qui pourrait conduire à une intervention thérapeutique”, précise le Dr Roman.

Natalie A. Trigg et al. (2021). “Acrylamide modulates the mouse epididymal proteome to drive alterations in the sperm small non-coding RNA profile and dysregulate embryo development”. Cell Reports 37 (1) 109787 109787. DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109787

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