Des thousands and thousands de couples dans le monde souffrent d’infertilité, la moitié des cas provenant d’hommes. Pour 10% des hommes infertiles, peu ou pas de spermatozoïdes sont produits. Aujourd’hui, de nouvelles recherches du Stowers Institute for Clinical Analysis, en collaboration avec le Wellcome Heart for Cell Biology de l’Université d’Édimbourg, mettent en lumière ce qui pourrait mal se passer dans le processus de formation des spermatozoïdes, conduisant à des théories potentielles sur des traitements possibles.. « Une trigger importante de l’infertilité chez les hommes est qu’ils ne peuvent tout simplement pas produire de spermatozoïdes », a déclaré Scott Hawley, Ph.D. chercheur chez Stowers. « Si vous savez exactement ce qui ne va pas, des technologies émergent actuellement qui pourraient vous permettre de résoudre le problème. » L’étude publiée le 20 octobre 2023 dans Science Developments from the Hawley Lab and Wellcome Middle Investigator Owen Davies, Ph.D. pourrait aider à expliquer pourquoi certains hommes ne produisent pas suffisamment de spermatozoïdes pour féconder un ovule. Chez la plupart des espèces à copy sexuée, y compris les humains, une composition protéique critique ressemblant à un pont en forme de treillis doit être construite correctement pour produire des spermatozoïdes et des ovules. L’équipe dirigée par Katherine Billmyre, Ph.D. ancienne associée de recherche postdoctorale, a découvert que chez la souris, la modification d’un stage exclusive et très spécifique de ce pont provoquait son effondrement, conduisant à l’infertilité et fournissant ainsi un aperçu de l’infertilité humaine chez les hommes en raison de problèmes similaires avec la méiose. La méiose, le processus de division cellulaire donnant naissance aux spermatozoïdes et aux ovules, comporte plusieurs étapes, dont la development d’une grande construction protéique appelée complexe synaptonémique. Comme un pont, le complexe maintient les paires de chromosomes en spot, permettant ainsi les échanges génétiques nécessaires, essentiels à la séparation correcte des chromosomes en spermatozoïdes et en ovules. « Les défauts de la méiose contribuent de manière significative à l’infertilité », a déclaré Billmyre. « Pour comprendre comment les chromosomes se séparent correctement en cellules reproductrices, nous nous intéressons vraiment à ce qui se passe juste avant, lorsque le complexe synaptonémique se forme entre eux. » Des études antérieures ont examiné de nombreuses protéines composant le complexe synaptonémique, remark elles interagissent les unes avec les autres, et ont identifié diverses mutations liées à l’infertilité masculine. La protéine étudiée par les chercheurs dans cette étude forme les réseaux du pont proverbial, qui comporte une portion trouvée chez les humains, les souris et la plupart des autres vertébrés, ce qui suggère qu’elle est essentielle à l’assemblage. La modélisation de différentes mutations dans une région potentiellement cruciale de la protéine humaine a permis à l’équipe de prédire laquelle d’entre elles pourrait perturber la fonction de la protéine. Les auteurs ont utilisé une technique précise d’édition génétique pour effectuer des mutations dans une protéine complexe synaptonémique clé chez la souris, ce qui a permis aux chercheurs, pour la première fois, de tester la fonction de régions clés de la protéine chez des animaux vivants. Une seule mutation, prédite par les expériences de modélisation, a été vérifiée comme étant responsable de l’infertilité chez la souris. « Nous parlons ici d’une intervention chirurgicale ponctuelle », a déclaré Hawley. « Nous nous sommes concentrés sur une toute petite région d’une protéine dans cette gigantesque composition dont nous étions presque sûrs qu’elle pourrait être une cause importante d’infertilité. » Les souris ont longtemps été utilisées comme modèles pour les maladies humaines. D’après les expériences de modélisation utilisant des séquences de protéines humaines, ainsi que la conservation élevée de cette composition protéique d’une espèce à l’autre, la molécule précise qui a causé l’infertilité chez la souris fonctionne probablement de la même manière chez l’homme. « Ce qui me passionne vraiment, c’est que nos recherches peuvent nous aider à comprendre ce processus vraiment fondamental qui est nécessaire à la vie », a déclaré Billmyre. Pour Hawley, cette recherche est une véritable représentation de la polyvalence de l’Institut. Le laboratoire de Hawley mène généralement des recherches sur les mouches des fruits, mais la protéine découverte dans cette étude n’était pas présente dans les mouches des fruits et a nécessité la poursuite d’un organisme de recherche différent. Grâce aux ressources et aux centres technologiques de l’Institut, il a été possible de faire pivoter et de tester rapidement la nouvelle hypothèse d’infertilité chez la souris. « Je ne peux pas imaginer un autre endroit où cela pourrait se produire », a déclaré Hawley. « Je pense que c’est un exemple étonnant de la manière dont l’engagement du Stowers Institute en faveur de la découverte peut produire d’importants résultats, permettant ainsi des progrès importants dans la compréhension. » Les autres auteurs incluent Emily A. Kesler, Dai Tsuchiya, Ph.D. Timothy J. Corbin, Kyle Weaver, Andrea Moran, Zulin Yu, Ph.D. Lane Adams, Kym Delventhal, Michael Durnin, Ph.D. et Owen Richard Davies, Ph.D. Ce travail a été financé par le Wellcome Center for Mobile Biology (prix : 203149), la Wellcome Senior Exploration Fellowship (prix : 219413/Z/19/Z) et par le soutien institutionnel du Stowers Institute for Clinical Research.
