La méïose spermatocytaire : anomalies méiotiques chez les hommes infertiles et évaluation d'un modèle d'étude in vitro

Meiosis in spermatocytes : meiotic abnormalities in infertile men and evaluation of an in vitro model of study

• Auteur / Autrice : Jeanne Perrin
• Direction : Jean-Louis Bergé Lefranc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biosciences de l'environnement, chimie et santé
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biogénotoxicologie et mutagenèse environnementale (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université d'Aix-Marseille II. Faculté de médecine (1970-2011)

Mots clés

Mots clés contrôlés

effets des radiations

Stade pachytène

cytologie

Spermatocytes

Tests de mutagénicité

Test des comètes

Cultures cellulaires

Spermatogenèse

Étiologie

Azoospermie

Résumé

L’analyse cytogénétique des chromosomes méiotiques révèle chez les Hommes infertiles des anomalies de ségrégation chromosomique, corrélées à la sévérité de l’altération de la spermatogenèse. Notre travail évalue le taux d’asynapsis dans les spermatocytes au stade pachytène de la méiose, chez des patients présentant une infertilité d’origine obstructive (O) ou non obstructive (NO) et chez un patient porteur d’une microdélétion AZFb du chromosome Y. 41 patients et 13 témoins sont étudiés : au total, 2931 noyaux pachytène sont analysés (coloration au Giemsa, immunofluorescence). Le taux moyen de noyaux avec asynapsis dans le groupe NO (25. 4%) est significativement supérieur à celui du groupe O (9. 8%) et des témoins (10. 6%). La prédominance de sous stades précoces du pachytène chez tous les patients étudiés suggère la localisation du point de contrôle du pachytène au milieu de ce stade chez l’Homme. Certains niveaux élevés d’asynapsis étendus pourraient être liés à une anomalie primaire de la méiose. Ces anomalies pourraient aussi être liées à des facteurs environnementaux. Nous réalisons une co-culture in vitro de cellules de Sertoli et de cellules germinales de rat couplée au test des comètes sur les cellules germinales en différenciation, et comparons des spermatocytes irradiés (I) et non irradiés (NI). Dans les spermatocytes NI, le test des comètes montre des cassures de brins de l’ADN, suggérant la réparation des cassures liées aux phénomènes de recombinaison méiotique. Dans les spermatocytes I, l’évolution des cassures de brins est fortement modifiée. Nous proposons ce modèle comme outil pour l’étude in vitro de l’impact des génotoxiques sur les spermatocytes.

In infertile men, cytogenetic analysis of meiotic chromosomes reveals abnormal chromosome behaviour, which is correlated to the severity of spermatogenic impairment. This study evaluated the rate of pairing failure in pachytene spermatocytes of patients presenting either an obstructive (O) or a non-obstructive (NO) infertility, and in a patient bearing AZFb microdeletion of the Y chromosome (AZFb-). 41 patients and 13 controls underwent testicular biopsy. In all, 2931 pachytene nuclei were analysed by Giemsa staining and immunochemistry. The mean rate of asynapsed nuclei from the NO group (25. 4%) was significantly higher than in the O group (9. 8%). There was no significant difference between the O group and the controls (10. 6%). High levels of extended asynapsis could arise from a primary meiotic defect, which may be responsible for 9% of the NO male infertilities at our centre. The prevalence of early pachytene substages in all patients and in the AZFb- patient suggests that the pachytene checkpoint is localized at the mid-pachytene stage in humans. Meiotic abnormalities could also be linked to environmental factors. We report the usefulness of in vitro cultures of rat spermatocytes and Sertoli cells, in conjunction with the Comet Assay to determine DNA damage in germ cells. We compared cultures of normal and irradiated germ cells. In normal spermatocytes, the Comet Assay revealed the presence of DNA strand-breaks, suggesting the involvement of DNA repair mechanisms related to the meiotic recombination. In irradiated cells, the evolution of DNA strand-breaks was strongly modified. We propose this model as an in vitro tool for the study of genotoxic injuries on spermatocytes.