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L'infertilité masculine bientôt mieux comprise... grâce à la levure

Des chercheurs ont montré que le processus de formation des spermatozoïdes ressemble beaucoup à la sporulation chez la levure. Une similarité qui devrait permettre de mieux comprendre et donc de résoudre les problèmes d’infertilité masculine.

L'infertilité masculine aurait pris de l'ampleur au cours des 50 dernières années. Une meilleure compréhension du mécanisme de spermatogenèse, grâce à la levure, permettrait de favoriser la naissance d'enfants au sein de couples en difficulté. © Licence Creative Commons L'infertilité masculine aurait pris de l'ampleur au cours des 50 dernières années. Une meilleure compréhension du mécanisme de spermatogenèse, grâce à la levure, permettrait de favoriser la naissance d'enfants au sein de couples en difficulté. © Licence Creative Commons

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Aujourd’hui, la fertilité masculine est malmenée par la pollution et les nombreux produits reprotoxiques de notre environnement. En moyenne, le nombre de spermatozoïdes produits aurait drastiquement chuté depuis 50 ans et, de plus, les spermatozoïdes restants ne seraient pas toujours au top de leur forme. La spermatogenèse, le processus très complexe de formation des spermatozoïdes, serait en cause. En effet, un défaut de formation de ces cellules serait un frein à leur déplacement dans l'utérus vers l'ovule prêt à être fécondé.

Pour qu'il soit mobile et rapide, le spermatozoïde doit être profilé et le plus léger possible. Il est donc pourvu d’une queue ou flagelle (une sorte de nageoire) qui n’est utile qu’à la mobilité et d’une tête qui doit contenir de l'énergie pour tenir jusqu’à la ligne d’arrivée mais aussi tout le matériel génétique destiné à se mêler au patrimoine génétique de l’ovule. L’ADN est déjà bien compacté dans les cellules somatiques, mais dans la tête du spermatozoïde l’empaquetage est encore plus poussé.

Habituellement ce sont les histones qui compactent l’ADN. Ces protéines enroulent l’ADN autour d’elles-mêmes sous forme de nucléosome, donnant l’apparence d’un collier de perle. Puis les nucléosomes s’associent entre eux pour former la chromatine. Au cours de la spermatogenèse, les histones sont remplacées par d’autres protéines plus petites, les protamines, qui permettent de condenser davantage l’ADN. Le remplacement des histones par les protamines est un processus encore peu connu et manifestement complexe. Si ce processus ne se fait pas correctement, le spermatozoïde ne sera pas fonctionnel : c'est l'infertilité masculine.

Le spermatozoïde est beaucoup plus petit que l'ovule qu'il est en train de féconder, notamment grâce à un empaquetage très condensé de l'ADN autour des protamines. Crédits DR
Le spermatozoïde est beaucoup plus petit que l'ovule qu'il est en train de féconder, notamment grâce à un empaquetage très condensé de l'ADN autour des protamines. Crédits DR

Phosphorylation et acétylation

Des chercheurs du CNRS, de l'Inserm et de l'Université Joseph Fourier à Grenoble ont essayé de comprendre ce processus en comparant la spermatogenèse chez la souris et la sporulation chez la levure. Ce champignon unicellulaire produit en effet par méiose des cellules condensées (les spores) qui peuvent résister à des conditions particulières. Le processus étant fonctionnellement proche de la spermatogenèse, le mécanisme moléculaire pourrait-il être identique ?

L’analyse moléculaire de la sporulation chez la levure, publiée dans la revue Genes&Development, a montré que les histones sont la cible de modifications post-traductionnelles suivant un ordre bien précis au cours de la méiose, qui ne sont pas retrouvées lors de la mitose. Ces modifications sont en premier lieu une phosphorylation de l’histone H3 sur l’acide aminé thréonine 11. Puis l’histone H4 subit des acétylations sur les acides aminés lysine en positions 5, 8 et 12, qui semblent importantes pour le remplacement des histones par les protamines.

Les chercheurs ont montré que d’un point de vue moléculaire le processus est similaire lors de la spermatogenèse chez la souris : les mêmes modifications post-traductionnelles sont retrouvées sur les histones, dans un ordre chronologique identique. Ces résultats indiquent que le mécanisme a été conservé au cours de l’évolution entre la levure et les mammifères, et qu’il est probablement toujours le même chez l’homme. Les futures recherches effectuées chez la levure, un organisme facile à étudier, permettront certainement de mieux comprendre et de traiter les problèmes d’infertilité masculine.


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