Groupe génétique infertilité et thérapeutiques

le groupe GIT

De gauche à droite
Christophe Arnoult (DR CNRS, Co-responsable), Véronique Satre (MCUPH), Guillaume Martinez (Thèsard), Charles Coutton
(Thèsard), Sylviane Hennebicq (PUPH), Sophie Brouillet (AHU), Pierre Ray (MCU-PH, Co-responsable), Roland Abi Nahed (Thèsard), Thomas Karaouzene (M2), Virginie Pierre (Thèsard), Claire (M1), Sandra yassine (Thèsard)

Actuellement plusieurs axes de recherches sont développés dans l’équipe :

  • Caractérisation des gènes impliqués dans l’infertilité humaine mâle (resp P. Ray)
  • Physiologie spermatique. Les fonctions cellulaires des protéines responsables de l’infertilité humaine mâle identifiées par génétique sont particulièrement ciblées (resp  C. Arnoult/ P . Ray)
  • Evaluation de l’utilisation des sPLA2 dans les techniques de procréation médicalement assistée chez l’homme et l’animal (resp C. Arnoult, S Hennebicq)
  • Découvertes de nouvelles molécules pro-fertilité (resp C. Arnoult)
  • Recherche de nouvelles mutations impliquées dans l’autisme (resp V. Satre)

1. Caractérisation des gènes impliqués dans l’infertilité humaine mâle
Près de 15 % des couples sont confrontés à des problèmes d'infertilité. Dans près de la moitié des cas une composante masculine est retrouvée, avec souvent une anomalie des paramètres du spermogramme montrant une diminution quantitative et/ou qualitative du sperme. Une origine génétique est probablement responsable d’un grand nombre de ces problèmes mais on connaît encore très peu  de gènes dont les mutations entraînent un trouble de la spermatogenèse chez l’humain. Les microdélétions du chromosome Y sont restées longtemps les seules anomalies génétiques responsables de cas infertilité sécrétoires idiopathique. Pierre Ray, MCU au sein de l’équipe a récemment montré que l’approche positionnelle d’homozygotie par filiation pouvait permettre d’identifier des gènes impliqués dans l’infertilité humaine en démontrant que le gène Aurora Kinase C était responsable d’un phénotype rare d’infertilité masculine donnant lieu à la genèse de spermatozoïdes macrocéphales polyflagellés (Dieterich et al, 2007). Ces travaux ont permis d’identifier la première mutation récurrente donnant lieu à un blocage méiotique chez l’homme. Nous sommes en train de constituer d’autres cohortes de patients présentant des phénotypes d’infertilité caractéristiques afin d’initier d’autres études d’homozygotie par filiation afin d’identifier de nouveaux gène impliqués dans l’infertilité humaine.

2. Physiologique sprermatique et Fonctions cellulaires des protéines responsables de l’infertilité humaine mâle
Jusqu’en 2009, nous nous sommes particulièrement focalisé sur le rôle des canaux calciques voltage-dépendant dans le contrôle de la réaction acrosomique. Depuis, nous avons recentré nos études sur les fonctions cellulaires des protéines identifiées par l’axe génétique. En effet les résultats fournis par nos études génétiques sont permettent de mettre le doigt sur des gènes dont la fonction pourrait être inconnue. C’est le cas de DPY19L2 dont la fonction, ainsi que la localisation cellulaire ne sont toujours par décrites. Nous avons donc démarré un programme d’étude permettant de répondre à ces questions :

  • Détermination de la localisation intracellulaire des protéines par 1/ expériences d’immunohistologie et 2/ expression des protéines clonées dans un vecteur d’expressions assurant la fusion des protéines d’intérêt avec la protéine fluorescente verte.
  • Profile d’expression in situ. Le profil d’expression spatio-temporel des protéines sera réalisé chez la souris par immunomarquage ou hybridation in situ
  • Identification des protéines partenaires par immuno-précipitation et caractérisation des protéines par spectrométrie de masse.

Afin de répondre à ces questions, nous avons réalisé les outils moléculaires suivants : souris KO, anticorps spécifiques, sondes mRNA, sondes RNAi. Les premiers résultats obtenus sont très excitants et suggèrent que les protéines appartenant à la famille « DPY19 » sont impliquées dans la polarisation de la cellule.

3. Evaluation de l’utilisation des sPLA2 dans les techniques de procréation médicalement assistée chez l’homme
Les techniques de procréation médicalement assistée (PMA) sont aujourd’hui largement utilisées, avec près de 2% d’enfants conçus grâce à une assistance médicale à la procréation. Malgré ces progrès indéniables, de nombreux couples infertiles ne parviennent pas à avoir d’enfant. De manière générale, le taux de succès des techniques de PMA est faible, et il y a un réel besoin d’amélioration de ces techniques, afin d’augmenter le taux de succès final. Notre équipe a pour but de proposer une nouvelle stratégie thérapeutique permettant d’augmenter le taux de succès d’obtention d’embryons viables, avant réimplantation.

Notre équipe en collaboration avec celles de Gérard Lambeau (UMR6097 CNRS) et de Makoto Murakami (Japon) vient de montrer, chez la souris, l’existence d’un mécanisme physiologique permettant de cibler et d’éliminer une sous-population de spermatozoïdes présentant des anomalies sur les lipides composant leur membrane plasmique. Nos travaux suggèrent qu’au cours de la capacitation physiologique, qui a lieu dans les voies génitales femelles, certains spermatozoïdes vont libérer au cours de leur maturation terminale une enzyme, la phospholipase A2 sécrétée de groupe X (sPLA2-X). Une fois sécrétée, la sPLA2-X  agit via son activité enzymatique sur les phospholipides de la membrane lipidique des spermatozoïdes défectueux et provoque une destruction irreversible de leur acrosome. Cette destruction les rend incapables de fusionner avec l’ovocyte. Ils sont ainsi rendus infertiles et écartés de la « course à la fécondation ». Nous avons montré que si l’on traite une population de spermatozoïdes avec de l’enzyme recombinante, on observe une augmentation du taux de  fécondation de 30% dans un modèle de souris déjà très fertile (des souris normales), et de 100% dans un modèle de souris peu fertile (des souris consanguines chez lesquelles le taux de reproduction est faible). L’enzyme permet donc d’éliminer une grande fraction des spermatozoïdes défectueux.

Nous comptons utiliser cette propriété tout-à-fait particulière des sPLA2 dans le tri des spermatozoïdes pour l’appliquer aux spermatozoïdes humains dans le cadre de la PMA. Plusieurs étapes importantes dans la validation de ces molécules comme agents de profertilité restent à franchir comme la compréhension du lien entre sensibilité aux sPLA2 et subfertilité et l’efficacité des sPLA2 dans les différentes techniques de PMA. Ces études sont à la fois fondamentales et appliquées.

4.   Découvertes de nouvelles molécules pro-fertilité
Cet axe se positionne aussi dans la mise au point de nouvelles stratégies permettant d’augmenter le rendement et la sécurité des techniques de PMA ; Cet axe se base sur nos résultats encourageants obtenus par criblage d’une banque de venins sur la mobilité spermatique. Nous avons identifiés plusieurs venins capables de modifier le battement flagellaire des spermatozoïdes. Parmi les venins bioactifs, certains se sont révélés particulièrement intéressants puisqu’ils possèdent une activité activatrice de la mobilité spermatique et sont donc capables d’augmenter sensiblement la fréquence du battement flagellaire et donc la vitesse des spermatozoïdes. Cette propriété est très intéressante car la principale cause d’infertilité chez l’homme est l’asthénozoospermie (spermatozoïdes avec une mobilité déficiente) et ces toxines pourraient représenter une tête de pont dans de nouvelles stratégies thérapeutiques. Le projet de recherche consistera donc à identifier la ou les toxine(s) responsable(s) de l’activité biologique enregistrée et à tester ces toxines purifiées sur des échantillons de sperme humains caractérisés comme asthénozoospermique.