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Une nouvelle étude révèle comment le stress stimule la motilité des spermatozoïdes grâce à des changements mitochondriaux et des changements épigénétiques.
Étude: Le stress augmente la respiration et la motilité des spermatozoïdes chez la souris et l’hommeCrédit photo : Rost9 / Shutterstock.com
Dans une étude récente publiée dans Nature Communications, Les chercheurs étudient les effets du stress perçu sur la motilité et la maturation des spermatozoïdes.
Il a été démontré que le stress augmente la motilité des spermatozoïdes chez l'homme après deux à trois mois. Chez la souris, le stress induit une régulation différentielle des gènes et modifie la composition des vésicules extracellulaires (VE), ce qui conduit ensuite à une altération de l'activité mitochondriale et de la motilité des spermatozoïdes.
Stress et fertilité
Le stress influence la capacité de reproduction à long terme. Cependant, les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents responsables de l'impact du stress sur la fertilité restent flous. Des données suggèrent qu'un stress prolongé induit une allostasie, un processus dans lequel les changements de la fonction cellulaire induits par le stress persistent après la fin du stress.
Les cellules épithéliales épididymaires (EEC) des mâles sécrètent des facteurs et des EVs porteurs de charge, qui sont essentiels à la maturation des spermatozoïdes. Des recherches antérieures indiquent que les changements induits par le stress dans les EVs sécrétés par les EEC affectent la composition des spermatozoïdes et la fertilité.
Le récepteur des glucocorticoïdes (GR), qui joue un rôle central dans les réponses au stress, influence les processus mitochondriaux et transcriptionnels. Dans la présente étude, les chercheurs examinent comment le stress altère la fonction des spermatozoïdes par le biais de voies métaboliques et mitochondriales, impliquant notamment les GR. Les chercheurs étudient également les effets du stress perçu antérieurement sur la motilité des spermatozoïdes chez les hommes.
À propos de l'étude
Au total, 34 hommes en bonne santé âgés de 18 à 35 ans ont été recrutés à l'Université du Colorado et dans la région métropolitaine de Denver à l'aide des réseaux sociaux et de dépliants. Les participants à l'étude ont été examinés en fonction de leurs antécédents médicaux et ont été exclus en fonction de critères spécifiques, notamment l'utilisation de médicaments psychotropes, la toxicomanie et les anomalies du sperme.
Tous les participants ont rempli des évaluations, notamment l'échelle de stress perçu (PSS), et ont fourni des échantillons de sperme après une période d'abstinence de deux jours. Les échantillons de sperme ont été traités conformément aux recommandations de l'Organisation mondiale de la santé (OMS) et analysés à l'aide d'un analyseur de sperme assisté par ordinateur. Une modélisation à effets mixtes a été utilisée pour évaluer l'association entre la vitesse des spermatozoïdes et le stress perçu antérieurement.
Pour in vitro Des cellules épithéliales épididymaires distales de souris immortalisées (DC2) ont été cultivées et traitées à la corticostérone. Le sperme et les VE ont été isolés de souris mâles et co-incubés.
Le clivage sous cible et la libération par nucléase (CUT&RUN) et l'isolement de l'acide ribonucléique (ARN) ont été réalisés pour étudier l'expression génétique et les modifications de la chromatine. Une respirométrie a été réalisée pour évaluer les taux de consommation d'oxygène dans les cellules DC2 et les spermatozoïdes.
L'activité enzymatique du complexe I a été mesurée pour évaluer la fonction mitochondriale. L'immunoblotting Western a été utilisé pour l'analyse des protéines, tandis que la microscopie électronique à transmission a permis de visualiser les structures mitochondriales.
L'aveuglement et la randomisation ont été utilisés à la fois dans la cohorte humaine et in vitro Des études sur les animaux ont été réalisées pour réduire les biais. Divers outils bioinformatiques et méthodes statistiques ont été utilisés pour l'analyse des données.
Résultats de l'étude
Le volume, la concentration et la motilité des spermatozoïdes n'ont pas changé de manière significative chez les humains. Le PSS trois mois avant le prélèvement des spermatozoïdes était positivement associé à la vitesse moyenne du trajet (VAP), à la vitesse curvilinéaire (VCL) et à la vitesse en ligne droite (VSL). Un PSS plus élevé à ce moment-là était corrélé à des paramètres de motilité des spermatozoïdes accrus, tandis que le PSS au moment du prélèvement et les deux mois précédents n'étaient pas significativement différents.
In vitroplus de la moitié des sites de liaison de H3K27me3, un répresseur transcriptionnel sensible au stress, étaient situés à proximité des promoteurs de gènes, avec 7 282 régions présentant des changements dans H3K27me3. Les sites de liaison étaient liés à des gènes impliqués dans l'organisation et le métabolisme mitochondriaux, indiquant ainsi qu'un stress antérieur peut avoir un impact sur la maturation des spermatozoïdes par le biais de changements persistants dans la régulation des gènes.
Au total, 11 modules génétiques et 272 gènes exprimés différemment ont été identifiés, le module lié à la fonction mitochondriale étant fortement corrélé au traitement antérieur à la corticostérone. Le traitement à la corticostérone a réduit la respiration mitochondriale basale et la production d'adénosine triphosphate (ATP) dans les EEC tout en augmentant l'ultrastructure orthodoxe mitochondriale.
Des modifications de la localisation du GR ont été observées, ainsi qu'une réduction du GR nucléaire, une augmentation du GR mitochondrial et une altération de la respiration des spermatozoïdes. L'injection de substrat a indiqué une réduction de la respiration pour les substrats du complexe I dans les EEC post-corticostérone.
Les EV des EEC traités à la corticostérone étaient plus petits et augmentaient la respiration mitochondriale des spermatozoïdes et les taux de production d'ATP. L'exposition aux EV des EEC traités à la corticostérone a amélioré les paramètres de motilité des spermatozoïdes, notamment la vitesse de la courbe, la VAP et la VSL, sans affecter le pourcentage global de motilité.
Conclusions
Les résultats de l'étude révèlent une association temporelle entre le stress perçu antérieurement et les fonctions cruciales des spermatozoïdes. Les VE ont également été identifiés comme d'importants communicateurs intercellulaires avec des applications thérapeutiques potentielles pour améliorer la fonction des spermatozoïdes. Plusieurs autres processus moléculaires importants ont été liés à l'allostasie, en particulier les changements mitochondriaux et épigénétiques déclenchés par le stress.
Prises ensemble, ces observations suggèrent que la gestion du stress pourrait être un élément crucial pour améliorer les résultats reproductifs chez les hommes, soulignant ainsi la nécessité d’une approche holistique dans les évaluations et les traitements de la fertilité.
