La maturation épididymaire est un élément clé dans le développement de l'aptitude du gamète mâle à féconder l'ovocyte. Parmi, les nombreux composants impliqués dans ce processus, les espèces oxygénées réactives (EOR) sont essentielles car bénéfiques par certains aspects, cependant elles sont toxiques en excès. GPx5, une forme épididymaire de la glutathion peroxydase, pourrait jouer un rôle dans le contrôle redox de l'environnement spermatique. Une production in vitro de GPx5 par un baculovirus recombinant a été réalisée, mais le virus s'est révélé très instable et n'a donc pas permis d'analyser biochimiquement cette protéine. Une approche in vivo initiée par immunisation passive n'a pas montré d'altération de la fertilité des souris. Elle a été complétée par le dévelopement d'une étude plus générale basée sur la production de souris inactivées pour le gène gpx5. Ces dernières ont une fertilité normale, toutefois, des altérations développementales sont observées dans la descendance de mâles âgés. Des perturbations sont associées à des changements de l'expression de nombreuses enzymes antioxydantes comme les GPxs et la catalase, mais seulement dans la queue de l'épididyme. De plus, un accroissement des dommages oxydatifs à l'ADN est visualisé dans l'épithélium de la queue de l'épididyme et dans les spermatozoïdes de cette région. Une carence en sélénium a été initiée pour contrecarrer une éventuellle compensation fonctionnelle provenant des autres GPx épididymaires. Une initiation des voies apoptotiques est observée chez les animaux KO pour gpx5 et carencés dans la queue de l'épididyme. De façon surprenante, des perturbations redox sont aussi visualisées dans d'autres organes comme le foie et le testicule.

Pour mieux comprendre la signification des marqueurs d'apoptose dans les spermatozoïdes éjaculés humains, l'objectif de notre étude était de mesurer ces marqueurs dans les spermatozoïdes prélevés à différents niveaux du tractus génital masculin dans différentes situations physiopathologiques. Pour évaluer la qualité fonctionnelle de ces spermatozoïdes, des relations ont été recherchées entre l'expression de ces marqueurs et les résultats obtenus en assistance médicale à la procréation. Les marqueurs analysés sont des facteurs mis en jeu dans l'initiation et l'activation de l'apoptose (poly-caspases, caspase-3, -8 ou -9 activée(s)), et des signes précoces (externalisation de la phosphatidylsérine, PS) ou tardifs (fragmentation de l'ADN) de l'apoptose. Pour certains échantillons, une analyse ultrastructurale des spermatozoïdes a aussi été réalisée. la mesure de l'expression des caspases activées a fait l'objet d'une mise au point compte-tenu de l'hétérogénéité des populations spermatiques et de la faible quantité de spermatozoïdes disponibles. Finalement, nous avons retenu une mesure par double marquage associant un inhibiteur fluorescent vert des caspases activées et un colorant fluorescent rouge (Propidium Iodide) avec une détection soit en cytométrie en flux soit en microscopie à fluorescence selon la nature des spermatozoïdes analysés. Chez des patients présentant une agénésie bilatérale des canaux déférents, la proportion de spermatozoïdes vivants ou morts exprimant des caspases activées est plus élevée dans les spermatozoïdes testiculaires que dans les spermatozoïdes épididymaires suggérant une initiation du processus apoptique dans les testicules et une incapacité des spermatozoïdes épididymaires à initier l'apoptose. Dans ces conditions, en ICSI, le risque d'injecter un spermatozoïde apoptique dans un ovocyte est plus élevé avec les spermatozoïdes testiculaires et pourrait expliquer pour une part, les résultats de moins bonne qualité avec ces spermatozoïdes testiculaires qu'avec les spermatozoïdes épididymaires. Chez des patients infertiles, porteurs d'une translocation chromosomique réciproque ou Robertsonienne autosomique, il existe une expression plus importante des modifications ultrastructurales et des marqueurs biochimiques d'apoptose (caspases activées, fragmentation de l'ADN, externalisation de la PS) associée à des signes d'immaturité ultrastructurale, comparé aux spermatozoïdes d'hommes fertiles. Ces résultats pourraient expliquer que dans l'éjaculat de ces patients, il existe une prédominance de gamètes équilibrés sur le plan chromosomique. En effet, les gamètes présentant un déséquilibre auraient été éliminées préférentiellement par apoptose. En conclusion, les marqueurs d'apoptose exprimés par les spermatozoïdes éjaculés seraient le reflet d'une altération de la spermatogenèse avec une apoptose initiée et avortée dans le testicule associée à des anomalies de maturation et différentiation. La mesure des marqueurs d'apoptose dans les spermatozoïdes apporterait une aide dans la compréhension et la prise en charge de l'infertilité masculine, en particulier en assistance médicale à la procréation.

Les qualités intrinsèques spermatiques (état de condensation de la chromatine, intégrité de l’ADN, contenu chromosomique, capacités fécondantes..) sont très variables d’un spermatozoïde à l’autre. Le pari aujourd’hui en assistance médicale à la procréation est de relier un aspect morphologique spermatique à ces qualités intrinsèques dans le but de mieux choisir le spermatozoïde vivant à injecter et d’améliorer les taux de grossesse. Depuis 2002, le MSOME (Motile Sperm Organelle Morphology Examination) permet d’observer les spermatozoïdes à fort grossissement, en contraste interférentiel de Nomarski et d’observer des structures qu’on appelle les « vacuoles ». L’injection intra-ovocytaire de spermatozoïdes sélectionnés en MSOME (IMSI) comme non porteurs de vacuoles céphaliques permettrait d’améliorer les taux de grossesses évolutives. Ici, nous avons montré que les vacuoles spermatiques correspondaient à des cratères nucléaires en lien avec une non-condensation chromatinienne (non remplacement des histones au cours de la spermiogenèse). Certaines atypies morphologiques spermatiques sont aussi en lien avec une non-condensation de la chromatine. De plus, spermatozoïdes vacuolés présentent parfois des taux de fragmentation élevés. Aucun lien n’a cependant été retrouvé entre un aspect morphologique spermatique d’une part et un contenu chromosomique ou des capacités fécondantes particulières d’autre part. De ces liens, nous avons pu dégager de nouvelles indications d’IMSI. Ainsi, nous avons avancé dans la description des critères de sélection du spermatozoïde humain vivant donnant le moins de risque d’échec d’implantation embryonnaire et/ou d’anomalies pour la descendance / Intrinsic sperm quality criteria (chromatin condensation, DNA fragmentation, chromosome content, fecundity, etc.) vary from one spermatozoon to another. It is critical to be able to link morphological aspects to these quality criteria, in order to improve the selection of high-quality, live spermatozoa and thus improve pregnancy and delivery rates. Since 2002, motile sperm organelle morphology examination has been used to screen for defects under high magnification and thus select vacuole-free spermatozoa (which are known to be associated with higher pregnancy rates in intracytoplasmic morphologically selected sperm injection (IMSI) programmes). Here, we demonstrate that sperm vacuoles are nuclear concavities associated with chromatin condensation failure (due to a lack of histone replacement during spermiogenesis). A number of other morphological abnormalities were found to be linked to chromatin condensation failure. In some cases, vacuolated spermatozoa were seen to be more DNA-fragmented than vacuole-free ones. In contrast, sperm morphology was not related to chromosomal content or fecundity characteristics. Our observations enabled us to identify new indications for IMSI and refine the criteria for selecting the best spermatozoon: the spermatozoon with the lowest risk of implantation failure or abnormalities in the offspring

L’épididyme est un organe accolé au testicule, formé d’un long tubule dont l’épithélium est constitué de 6 types cellulaires différents aux fonctions partiellement connues. Le tubule épididymaire est entouré de muscles lisses participant, par leurs contractions, à l’avancée des spermatozoïdes. Au centre du canal se retrouve le fluide épididymaire dont la composition est régulée par les absorptions et sécrétions de l’épithélium épididymaire. Les gamètes arrivant du testicule sont inaptes à assurer la fécondation. La maturation post-testiculaire des spermatozoïdes, durant leur descente dans le tubule épididymaire, va leur permettre d’acquérir la mobilité et la capacité à reconnaître et féconder un ovule (qualités regroupées sous le terme de “pouvoir fécondant”). Cette maturation se fait grâce aux interactions permanentes des spermatozoïdes avec le fluide. Les LXRs sont des régulateurs majeurs de l’homéostasie du cholestérol, un élément fondamental dans la physiologie de la reproduction puisqu’il est le précurseur des hormones stéroïdes (androgènes) et un régulateur du pouvoir fécondant des spermatozoïdes. Les souris mâles invalidées pour les 2 isoformes de ces récepteurs (lxrα;β-/-) ont une fertilité perturbée en association avec des altérations testiculaires et épididymaires. Ces mâles présentent une infertilité dès 6 mois conduisant à une stérilité complète à 9 mois. Le but de ce travail est de comprendre la relation entre la régulation de l’homéostasie du cholestérol et le phénotype épididymaire de ces souris. A l’âge de 4 mois, alors que les souris mâles lxrα;β-/- sont fertiles, le phénotype est caractérisé par une accumulation de lipides dans certains types cellulaires de l’épithélium et dans les muscles lisses entourant le tubule. Chez les mâles lxrα;β-/- âgés de 9 mois, lorsque le phénotype d’infertilité complète est installé, on observe une destructuration de la partie proximale de l’épididyme comprenant une diminution de la hauteur de l’épithélium, une perte des muscles lisses péritubulaires et la présence de spermatozoïdes non mobiles et malformés dans la lumière du tubule. Mes travaux ont permis de mettre en évidence différents phénomènes : 1/ Une nouvelle fonction d’un type cellulaire particulier, les cellules “apicales”, dans la régulation de l’homéostasie du cholestérol épididymaire. En effet, ces cellules accumulent du cholestérol en association avec la perte de “ABCA1” (ATP Binding Cassette A1), codée par un gène cible de LXR, impliquée dans l’export de l’excédent de cholestérol cellulaire. Suite à cela, ces cellules apicales entrent en apoptose et contribuent à la perte de fonction de l’épithélium. 2/ Une altération des cellules musculaires lisses péritubulaires associée au vieillissement des souris lxrα;β-/-. Ces cellules accumulent elles aussi du cholestérol et se transforment en cellules invasives, les cellules “spumeuses” migrant à travers l’épithélium. Ce phénomène est très proche des phases de développement de la pathologie artérielle liée au cholestérol et au vieillissement, l’athérosclérose. La perte des muscles lisses va limiter la progression des spermatozoïdes et accompagner la perte de fonction des cellules épithéliales qui ne seront plus aptes à effectuer des échanges avec le fluide, empêchant ainsi l’acquisition du pouvoir fécondant des spermatozoïdes. (...) / The epididymis is a long tubule which epithelium is made of 6 different cellular types with partially unknown functions. The epididymal tubule is surrounded by smooth muscles participating, by their contractions, to the sperm progression. At the center of the tubule is present the epididymal fluid which composition is regulated by the absorptions and secretions of the epithelium. The spermatozoa coming from the testis are unable to fertilize an oocyte. Post-testicular maturation of spermatozoa, during their transit through the epididymis, allows them to become motile, to recognize and to fertilize an oocyte. This maturation is due to the constant interaction of the spermatozoon with the epididymal fluid. LXR are the major sensors of cholesterol homeostasis, a fundamental element in reproductive physiology because it is the steroid hormones precursor and a regulator of the sperm fertilizing capacities. LXR deficient mice (lxrα;β-/-) have fertility disorder associated with testicular and epididymal alterations. These males present an infertility since 6 months of age leading to a complete infertility at 9 months of age. The purpose of this work is to understand the relation between cholesterol homeostasis regulation and epididymal sperm maturation. At 4 months of age, the lxrα;β-/- males are fertile but present an epididymal phenotype characterized by neutral lipid accumulations in some epithelial cell types and in the smooth muscle cells surrounding the tubule. At 9 months of age, the totally infertile lxrα;β-/- male, present a complete destructuration of the proximal epididymis associated with a complete shrinking of the epithelium height, the loss of the peritubular smooth muscle cells and the presence of immotile and abnormal spermatozoa in the cauda epididymis. My works put in light : 1/ A novel function of a particular cell type, the “apical cells”, in the regulation of the epididymal cholesterol homeostasis. These cells accumulate cholesteryl esters in association with the loss of the ATP Binding Cassette A1 “ABCA1”, a transporter implicated in the cholesterol efflux. Following this, apical cells become apoptotic participating to the epithelial function loss. 2/ An alteration of peritubular smooth muscle cells associated with the mice aging. These cells also accumulate cholesteryl esters and transdifferentiate into invasive foam cells migrating through the epithelium. This phenomenon is very similar to what is observed in the arterial pathology related to cholesterol and aging, the atherosclerosis. The loss of smooth muscle cells limit the progression of the spermatozoa in the lumen and lead to the loss of function of the epithelial cells which become unable to make any exchange with the fluid, hence disturbing spermatozoa maturation. 3/ A deleterious effect of a cholesterol enriched diet on the fertility in 3-month-old lxrα;β-/- male, which are normally fertile and without epididymal phenotype. When submitted to the diet during 4 weeks, these mice become completely infertile, showing the epididymal phenotype of the 9-month-old lxrα;β-/- male mice. The infertility of these mice is characterized by defects in spermatozoa motility, viability and functional parameters. Our results show, on the one hand, the importance of LXR in the post testicular maturation of spermatozoa and in the maintenance of the integrity and functionality of the epididymis. On the other hand, the data that we collected put in evidence the impact of the alimentation and in particular cholesterol enriched diet on the post-testicular maturation.

L'infertilité masculine est une préoccupation croissante dans les sociétés modernes. 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. Dans le but d'identifier d'autres acteurs impliqués dans l'attachement de l'acrosome au noyau spermatique, nous nous sommes intéressés à l'étude de la protéine Sun5 de l'enveloppe nucléaire interne située en regard de l'acrosome qui pouvait être un partenaire de Dpy19l2. On a trouvé que les deux protéines n'étaient pas des partenaires puisque Sun5 était, contrairement à ce qui a été décrit dans la littérature, du côté postérieur opposé à l'acrosome. En deuxième temps, nous nous sommes intéressés à la compréhension des principales causes moléculaires de l'absence de fécondation ou du très faible taux de réussite lors d'ICSI réalisées avec des spermatozoïdes globozoospermiques.Pour ce faire, nous avons recherché la protéine PLC ζ, le principal facteur spermatique activateur de l'ovocyte, dans les spermatozoïdes humains provenant de patients délétés pour le gène DPY19L2 et murins (de souris KO Dpy19l2-/-) et avons montré qu'effectivement cette protéine est absente tant chez les patients que dans le modèle d'étude murin. Nous avons également réalisé une étude comparative des principales étapes de la compaction du génome spermatique entre les souris mâles WT et Dpy19l2-/- et nous avons montré que la compaction du génome des spermatozoïdes globozoospermiques était défectueuse avec un défaut de protamination et une rétention des histones. Ainsi, la déficience en PLC ζ, les défauts de compaction et le taux élevé de fragmentation de l'ADN sont susceptibles d'expliquer l'échec de la fécondation après ICSI, et le développement très réduit des embryons issus des patients déficients pour le gène DPY19L2 ainsi que des souris Dpy19l2-/-. La compréhension de cette physiopathologie devrait permettre la proposition de nouvelles stratégies thérapeutiques permettant d'améliorer le taux du développement embryonnaire en AMP. / Male infertility is a growing concern in modern societies. Among the various causes of male factor infertility, some have a genetic origin. This is the case of type I globozoospermia, a severe infertility characterized by the presence in the ejaculate of a majority of round spermatozoa devoid of acrosome. This pathology presents a complex phenotype associating to the absence of the acrosome, sperm nuclear compaction defects, DNA damage and failure in egg activation.Recently our team identified the DPY19L2 gene as responsible for a large majority of pure globozoospermia cases (>80%) and therefore represents the major cause of type I globozoospermia in humans. The function of the protein was completely unknown at the time of identification of DPY19L2 gene, we then performed a fundamental study of the molecular mechanisms underlying the molecular pathogenesis of the disease and have shown, through the use of knockout mice model for the Dpy19l2 gene, that the protein is localized in the inner nuclear membrane and is necessary for the anchoring of the acrosome to the nuclear envelope. In order to characterize new actors of acrosome attachment, we assessed the importance of Sun5 (also called Spag4l) in acrosome attachment which was previously shown to be expressed in NE of spermatogenic cells, facing the acrosome and that could be a partner of Dpy19l2. Interestingly we demonstrate that Sun5 and Dpy19l2 are not partners and that Sun5, is not as initially reported, facing the acrosome but is in fact excluded from this zone. We were also interested in understanding the main molecular causes of the poor fertilization ability or the very low success rate in ICSI when performed with globozoospermics sperm.Therefore we have searched the PLC ζ protein, the sperm factor thought to induce the Ca2+ oscillations responsible for egg activation, in human spermatozoa from patients with DPY19L2 deleted gene and in murine spermatozoa from Dpy19l2 Knock-Out mice and showed that actually this protein is absent both in patients and in KO mice. We also made a comparative study of the main stages of genome compaction of sperm from both WT and Dpy19l2 KO mice and we showed that Dpy19l2 deficient sperm displays defective genome condensation and DNA alterations. Thus, PLC ζ deficiency, the compaction defects and the high rate of DNA fragmentation may explain the failure of fertilization after ICSI, and the poor development of embryos from patients deficient for the gene DPY19L2 as well as Dpy19l2 KO mice.Understanding the physiopathology of globozoospermia should allow the proposal of new therapeutic strategies that improves the rate of embryonic development in ART.

Chez les mammifères, les spermatozoïdes, au cours du transit à travers le tractus génital femelle, rencontrent des environnements qui influencent leur mobilité et leur pouvoir fécondant. L’analyse par spectrométrie de masse de ces milieux (plasma séminal, mucus cervical, fluides de l’utérus et de l’oviducte) a permis une caractérisation approfondie de leur protéome et l’identification de protéines modifiant l’activité des gamètes comme la Zinc Alpha Glycoprotein. L’étude du protéome du tractus génital femelle au cours du cycle oestral a montré une régulation différentielle de la sécrétion des protéines selon l’organe et le stade du cycle. La comparaison du protéome et des propriétés mécaniques du mucus cervical a montré l’impact de la mucine 5AC sur la viscosité du mucus et la mobilité des spermatozoïdes dans ce mucus. Cette interaction entre le mucus cervical et les spermatozoïdes se traduit par la fixation à leur surface de nouvelles protéines, comme la myosine 9, ayant un impact potentiel sur leur pouvoir fécondant. / During their transit through the female genital tract, mammalian spermatozoa encounter several environments that influence their mobility and fertilizing ability. Analysis by mass spectrometry of these environments (seminal plasma, cervical mucus, fluids from the uterus and the oviduct) enabled characterization of their proteomes and the identification of proteins able to modify gamete function such as Zinc Alpha Glycoprotein. The study of the female genital tract proteome during the oestrous cycle showed differential regulation of the protein secretion according to the organ and the stage of the cycle. Comparison of the proteome and the mechanical properties of cervical mucus showed the impact of mucin 5AC on the viscosity of mucus and the motility of spermatozoa in its presence. 52 cervical mucus proteins, such as myosin 9, bind to the surface of spermatozoa which may impact sperm function and fertilizing ability.

Les translocations chromosomiques et les autres types de réarrangements peuvent, bien qu'associées à un phénotype normal, mener à la transmission d'un contenu génétique déséquilibré à la descendance. Il n'est pas possible de distinguer les chromosomes équilibrés des déséquilibrés, ce qui empêche toute sélection dans le cadre d'une fécondation in vitro (FIV). Nous avons ainsi mené une série de projets de recherche dont le but a été de mettre en évidence des caractéristiques spécifiques de ces spermatozoïdes déséquilibrés, afin de pouvoir les distinguer au cours d'une FIV. Nous avons montré que les spermatozoïdes déséquilibrés présentaient des taux de fragmentation de l'ADN plus élevés, étaient moins denses, et avaient un volume nucléaire supérieur. Ces constatations ont mené au développement d'une procédure de sélection des spermatozoïdes équilibrés chez les porteurs de réarrangements chromosomiques. En utilisant le hypo-osmotic swelling test (HOST), nous avons montré qu'une morphologie flagellaire spécifique était associée à un contenu chromosomique équilibré. Nous proposons d'utiliser cette procédure de sélection dans le cadre d'une ICSI, afin d'améliorer le pronostic reproductif chez les couples concernés. Nous proposons également d'évaluer la proportion de spermatozoïdes déséquilibrés chez chaque patient porteur de réarrangement chromosomique. En effet, bien que ce taux varie d'un patient à l'autre, il est stable dans le temps pour un patient donné. Il est de plus un élément déterminant dans le choix d'une des options de prise en charge : reproduction naturelle, insémination artificielle avec test de migration survie (TMS), ICSI avec sélection par HOST, et diagnostic préimplantatoire (DPI). / Chromosomal translocations and other balanced rearrangements, although usually associated with a normal phenotype, can lead to the transmission of an abnormal unbalanced genetic content to the offspring. Balanced and unbalanced spermatozoa are indistinguishable, making it impossible to select them prior to in vitro fertilization. We conducted a series of research projects aimed at evidencing specific characterics for unbalanced spermatozoa, in a way to ultimately distinguish them from balanced ones during in vitro fertilization. We showed that unbalanced spermatozoa had higher DNA fragmentation rates, were less dense, and that their nuclear volume was higher. This led to developing a selection procedure for balanced spermatozoa in rearrangement carriers. Using the hypo-osmotic swelling test (HOST), we showed that a specific flagellar morphology was associated with balanced chromosomal status. We suggest using this procedure prior to ICSI in order to improve the reproductive prognosis in those patients. We also suggest evaluating the proportion of unbalanced spermatozoa in every patient with a chromosomal rearrangement. Although this proportion varies among patients, it is stable over time for a given patient. We believe this is a decisive element in choosing between the different available options : natural conception, artificial insemination with discontinuous gradient centrifugation, ICSI with HOST-based selection, and pre-implantation genetic diagnosis (PGD).

La spermatogenèse est un processus complexe qui se déroule dans le tube séminifère du testicule. Au cours de ce processus, la cellule germinale entre en méiose puis réalise de profondes transformations cytologiques comme la compaction de la chromatine, la formation de l’acrosome et du flagelle. Les organites cytoplasmiques comme l’appareil de Golgi et le reticulum endoplasmique sont éliminés. Le spermatozoïde est alors une cellule organisée qui ne réalise pas ou peu de synthèse protéique. De plus, à la sortie du testicule, le spermatozoïde n’est pas mobile et incapable de féconder l’ovocyte. C’est par des interactions avec son environnement, l’épididyme et les voies génitales féminines, qu’il acquiert pleinement ces fonctions. Ces interactions se traduisent par des modifications du protéome comme le clivage des protéines ou des modifications post-traductionnelles. Ainsi, l’approche protéomique représente une méthode pertinente pour appréhender la physiologie spermatique. Toutefois, le protéome spermatique a fait l’objet de peu d’études et reste mal connu. Dans cette étude, le protéome du spermatozoïde humain a été réalisé selon deux approches. L’électrophorèse bidimensionnelle est particulièrement adaptée pour l’étude des modifications post-traductionnelles tandis que le shotgun constitue une technologie puissante en terme de sensibilité et d’identification des protéines. Les analyses bioinformatiques ont permis d’identifier les familles de protéines surexprimées de façon significative au sein du protéome spermatique. Parmi celles-ci, les protéines d’associations aux microtubules ont été sélectionnées en raison de leur rôle fondamental dans la dynamique du réseau microtubulaire et par conséquent, la mobilité spermatique. Le profil d’expression de la DCDC2C, une protéine de la famille des domaines à doublecortines, a été caractérisé dans le testicule et le spermatozoïde humain. De plus amples investigations sont nécessaires afin de préciser son rôle dans la physiologie spermatique.Outre la compréhension de processus physiologiques, les outils protéomiques permettent l’identification de nouveaux marqueurs de qualité du spermatozoïde. La caractérisation de la qualité spermatique repose actuellement sur un examen descriptif, le spermogramme-spermocytogramme, qui ne permet pas toujours d’expliquer l’infertilité du couple. Ainsi, l’amélioration des outils diagnostics et de la prise en charge de la fertilité sont les enjeux de la Procréation Médicalement Assistée. Dans ce contexte, nous avons observé le protéome de 161 échantillons de spermes normaux (OMS 2010). L’analyse de ce protéome a permis de définir un nouvel index de qualité protéique (SPQI) Les études statistiques ont montré que le SPQI est significativement associé à la mobilité progressive du spermatozoïde. Ainsi, le SPQI pourrait être un nouveau marqueur de qualité du spermatozoïde. Un kit permettant d’établir le SPQI en routine diagnostique est en cours de développement. / Spermatogenesis is a complex process located in seminiferous tubules of the testis. Germ cell underwent meiosis during the process following many cytological modifications such as chromatin compaction, biogenesis of both acrosome and flagellum. Subcellular components like the Golgi apparatus and endoplasmic reticulum were eliminated. Spermatozoa is then a highly organized cell which realized no or little de novo protein synthesis. Spermatozoa is furthermore unable to move and fertilize an oocyte outside of the testis, as it fully becomes functional by interacting with its environment, the epididymis and the female genital tracts. These interactions are translated by modifications of the proteome as proteins cleavage or post-translational modifications. The proteomic approach represents then a relevant method to understand sperm physiology. Nevertheless, few studies are related to sperm proteome which remains poorly known. This study has been conducted using two different approaches. 2D-electrophoresis is especially adapted to post-translational studies while the shotgun approach is a powerful and sensible tool for protein identification. Bioinformatic analyses helped identifying protein families overexpressed in a meaningful way inside the sperm proteome. Microtubules-associated proteins were among those that have been selected due to their role in the dynamic of microtubule network, thus in the sperm motility. The DCDC2C expression profile, a protein belonging to the doublecortin containing domain family, has been characterized in the testis and in the human spermatozoa. Further investigations are necessary in order to define its role in the sperm physiology.Besides the understanding of physiological processes, proteomic tools allow the identification of new markers of sperm quality. The characterization of sperm quality currently relies on a descriptive test that is not yet capable of explaining the infertility of a couple. Improving the diagnostic tool and management of fertility are the main objectives of reproductive studies. We have therefore observed the proteome of 161 normal sperm samples (WHO 2010). The proteome analysis defined a new sperm protein quality index (SPQI). Statistic studies show that this SPQI is significantly related to the progressive motility of the sperm. SPQI could then be used as a new quality marker of the spermatozoa. A kit that could help establishing SPQI routinely is currently in process.

Des facteurs masculins sont identifiés dans près de la moitié des cas d’infertilité. À ce jour, les tests évaluant la fertilité masculine demeurent peu prédictifs de la survenue d’une grossesse. Dans le but de pallier cette lacune, nous avons mis au point deux nouveaux tests mesurant l’intégrité de l’ADN et le temps de survie des spermatozoïdes. Nous avons effectué une étude prospective portant sur 42 couples infertiles suivis en fécondation in vitro (FIV). Le spermogramme a été effectué selon les critères de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) et le temps de survie des spermatozoïdes exposés à un détergent cationique a été mesuré en observant la mobilité sous microscope. L’intégrité de l’ADN des spermatozoïdes a été vérifiée par la nouvelle méthode de marquage radioenzymatique et par analyse de la structure de la chromatine (SCSA). Tous les tests ont été réalisés sur la partie des échantillons de sperme non utilisée par la clinique de fertilité. Le projet a été approuvé par le comité d’éthique du Centre Hospitalier Universitaire de Montréal (CHUM) et les patients ont préalablement signé un formulaire de consentement éclairé. L’analyse des paramètres du spermogramme et de l’intégrité de l’ADN n’a montré aucune différence statistiquement significative entre les données chez les couples avec ou sans grossesse. Cependant, le taux de grossesse biochimique était statistiquement plus élevé chez les couples dont le temps de survie des spermatozoïdes était long (>250 s) comparativement à ceux dont ce temps était court (≤250 s): 66% vs 27% respectivement (p<0,05). Les taux de grossesse clinique et d’implantation étaient aussi plus élevés, mais les différences n’atteignaient pas le seuil de signification statistique. Nos résultats confirment que le spermogramme et la mesure de la fragmentation de l’ADN des spermatozoïdes ne sont pas de bons facteurs prédictifs des résultats de la FIV. Par contre, le test de survie des spermatozoïdes serait un meilleur indicateur de la possibilité d’une grossesse en FIV. L’amélioration de sa spécificité et un plus grand nombre de sujets sont nécessaires avant de proposer son application en clinique de fertilité. / Male factors are known to be involved in almost half of the couples consulting for infertility. To date, the tests for evaluating male fertility are poor predictors of pregnancy. We developed two new tests to evaluate sperm function: a sperm survival test and a new method to measure sperm DNA integrity. This prospective study was conducted on 42 infertile couples undergoing in vitro fertilization (IVF). Assessment of sperm parameters was done according to the World Health Organization (WHO) criteria, and sperm survival upon exposure to a cationic detergent was measured by observing motility under the microscope. Sperm DNA integrity was verified by our new radioenzymatic method as well as by the sperm chromatin structure analysis (SCSA) method. All testing was performed on a remainder aliquot of the semen samples. The study was approved by the ethics committee of the Centre Hospitalier Universitaire de Montréal (CHUM), and informed consent was obtained before inclusion. Neither conventional semen analysis, nor sperm DNA fragmentation showed statistically significant difference between conception and non-conception cycles. However, the biochemical pregnancy rate was statistically higher in couples where the sperm survival time was long (>250 s) compared to short (≤250 s): 66% vs. 27% respectively, (p < 0.05). The clinical pregnancy rate and implantation rate were also higher but the differences did not reach statistical significance. Our study confirms that conventional semen analysis and the assay for sperm DNA integrity are not reliable indicators of IVF outcome. In contrast, our new sperm survival test seems to be a better predictor of the pregnancy rate after IVF. Improvement of its specificity and a larger cohort of patients are necessary before proposing its regular application in IVF clinics.

Des facteurs masculins sont identifiés dans près de la moitié des cas d’infertilité. À ce jour, les tests évaluant la fertilité masculine demeurent peu prédictifs de la survenue d’une grossesse. Dans le but de pallier cette lacune, nous avons mis au point deux nouveaux tests mesurant l’intégrité de l’ADN et le temps de survie des spermatozoïdes. Nous avons effectué une étude prospective portant sur 42 couples infertiles suivis en fécondation in vitro (FIV). Le spermogramme a été effectué selon les critères de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) et le temps de survie des spermatozoïdes exposés à un détergent cationique a été mesuré en observant la mobilité sous microscope. L’intégrité de l’ADN des spermatozoïdes a été vérifiée par la nouvelle méthode de marquage radioenzymatique et par analyse de la structure de la chromatine (SCSA). Tous les tests ont été réalisés sur la partie des échantillons de sperme non utilisée par la clinique de fertilité. Le projet a été approuvé par le comité d’éthique du Centre Hospitalier Universitaire de Montréal (CHUM) et les patients ont préalablement signé un formulaire de consentement éclairé. L’analyse des paramètres du spermogramme et de l’intégrité de l’ADN n’a montré aucune différence statistiquement significative entre les données chez les couples avec ou sans grossesse. Cependant, le taux de grossesse biochimique était statistiquement plus élevé chez les couples dont le temps de survie des spermatozoïdes était long (>250 s) comparativement à ceux dont ce temps était court (≤250 s): 66% vs 27% respectivement (p<0,05). Les taux de grossesse clinique et d’implantation étaient aussi plus élevés, mais les différences n’atteignaient pas le seuil de signification statistique. Nos résultats confirment que le spermogramme et la mesure de la fragmentation de l’ADN des spermatozoïdes ne sont pas de bons facteurs prédictifs des résultats de la FIV. Par contre, le test de survie des spermatozoïdes serait un meilleur indicateur de la possibilité d’une grossesse en FIV. L’amélioration de sa spécificité et un plus grand nombre de sujets sont nécessaires avant de proposer son application en clinique de fertilité. / Male factors are known to be involved in almost half of the couples consulting for infertility. To date, the tests for evaluating male fertility are poor predictors of pregnancy. We developed two new tests to evaluate sperm function: a sperm survival test and a new method to measure sperm DNA integrity. This prospective study was conducted on 42 infertile couples undergoing in vitro fertilization (IVF). Assessment of sperm parameters was done according to the World Health Organization (WHO) criteria, and sperm survival upon exposure to a cationic detergent was measured by observing motility under the microscope. Sperm DNA integrity was verified by our new radioenzymatic method as well as by the sperm chromatin structure analysis (SCSA) method. All testing was performed on a remainder aliquot of the semen samples. The study was approved by the ethics committee of the Centre Hospitalier Universitaire de Montréal (CHUM), and informed consent was obtained before inclusion. Neither conventional semen analysis, nor sperm DNA fragmentation showed statistically significant difference between conception and non-conception cycles. However, the biochemical pregnancy rate was statistically higher in couples where the sperm survival time was long (>250 s) compared to short (≤250 s): 66% vs. 27% respectively, (p < 0.05). The clinical pregnancy rate and implantation rate were also higher but the differences did not reach statistical significance. Our study confirms that conventional semen analysis and the assay for sperm DNA integrity are not reliable indicators of IVF outcome. In contrast, our new sperm survival test seems to be a better predictor of the pregnancy rate after IVF. Improvement of its specificity and a larger cohort of patients are necessary before proposing its regular application in IVF clinics.