Les scientifiques ont découvert que de minuscules molécules d'ARN dans les spermatozoïdes pourraient contenir la clé pour choisir les embryons les plus sains et améliorer les résultats de la FIV, transformant potentiellement l'avenir des traitements de fertilité.
Étude: Petit ARN dans les contributions des spermatozoïdes-ponnées au développement de l'embryon humain. Crédit d'image: Rohane Hamilton / Shutterstock.com
Le gamète humain masculin porte le génome paternel haploïde et le petit ARN régulateur (ARNs) à l'ovule. L'implication de l'ARNs dans la fertilisation et le développement embryonnaire n'est pas claire. Un article récent est apparu dans Communications de la natureexplorant la contribution de l'ARNs à la fertilité humaine.
Sommaire
Introduction
Avec les taux d'infertilité qui montent en flèche, un couple sur six de l'âge reproducteur ne peut désormais pas avoir d'enfants sans technologie de reproduction assistée (ART). Il s'agit notamment de procédures comme la fertilisation in vitro (FIV), responsable d'environ 12 millions de naissances par an.
Le taux de réussite de la FIV (naissances vivantes par cycle) s'élève à environ 30%, principalement parce que plus de 70% des cycles de traitement entraînent des embryons principalement de qualité. La contribution des facteurs génétiques liés aux spermatozoïdes aux résultats de la FIV reste relativement inconnue, provoquant l'enquête actuelle.
Les petits ARN sont des molécules courtes d'ARN avec des longueurs dans quelques centaines de nucléotides. Les sous-types d'ARNs comprennent:
- microARN (miARN), qui régule la formation d'embryons
- fragments dérivés d'ARNt (TSRNA)
- ceux dérivés d'ARN ribosomal (ARNsb)
- L'ARN dérivé du mitochondrial (mitosrale)
- Ceux de l'ARN associé à la ribonucléoprotéine, comme l'ARN Y et le petit ARN nucléolaire.
Ceux-ci ont été analysés indépendamment pour examiner leur rôle dans le succès de la FIV.
À propos de l'étude
L'étude a inclus 69 couples subissant une FIV de novembre 2022 à juin 2023 dans un seul centre d'art à Linköping, en Suède. L'âge médian pour les hommes et les femmes était respectivement de 34 et 33 ans, et l'indice médian de masse corporelle (IMC) était respectivement de 27 kg / m2 et 25 kg / m2.
La concentration des spermatozoïdes et la motilité progressive sont deux paramètres clés indiquant la qualité du sperme. Ici, la médiane de la concentration de spermatozoïdes était de 28 millions de spermatozoïdes / ml, et la motilité progressive était de 50%.
Concentration de sperme
Lors de la comparaison des échantillons de spermatozoïdes avec des concentrations de sperme élevées (> 16 millions / ml) et faibles (<16 millions / ml), environ 1,9% des ARNs se sont révélés plus fortement exprimés dans le groupe de concentration élevé. En revanche, 2,1% ont été régulés à la baisse par rapport au groupe de concentration faible.
La mitosrale représentait 72% de l'ARNs régulée à la hausse. En revanche, près de la moitié (48%) de l'ARNs régulée à la baisse étaient l'ARNs associés à la ribonucléoprotéine, principalement l'ARN Y.
La mitosrale régulée à la hausse provenait de gènes d'ARNt mitochondriaux. En particulier, l'ARNs MT-TS1-Ser1 avait une zone sous la courbe (AUC) de 0,89, ce qui indique sa capacité à se différencier élevée de la faible concentration de spermatozoïdes. Des études antérieures ont associé ces mitosrales à la détection des nutriments et à la programmation métabolique, bien que leur rôle causal chez l'homme reste à l'étude.
L'ARNA régulé à la baisse a cartographié le plus significativement à l'ARN Y avec un ASC de 0,85. Les deux sont donc des biomarqueurs capables de distinguer des échantillons de sperme par une concentration élevée ou faible
Motilité progressive
Lors de l'examen des profils d'ARNs dans des échantillons de spermatozoïdes avec une motilité progressive élevée vs faible (≥ 5 millions de spermatozoïdes progressivement mobiles), la moitié de l'ARNs exprimé différentiellement chevauchait ceux associés à la concentration de spermatozoïdes.
Taux de fertilisation
Une autre comparaison de l'ARNs a été faite en utilisant des échantillons qui ont montré des taux de fertilisation élevés et faibles (≥ 70% vs <70%, respectivement). Ici, 0,11% de l'ARNs a été exprimé à des niveaux réduits dans des échantillons avec de faibles taux de fertilisation, tandis que les autres échantillons n'avaient pas d'expression différentielle significative.
Il y avait 34 séquences d'ARNs associées aux spermatozoïdes qui prédisaient un faible taux de fécondation, le tout d'une seule région du génome. Cependant, ces séquences ne sont que faiblement prédites le résultat de la fécondation (AUC 0,58), et les auteurs notent que davantage de données et de validation supplémentaires sont nécessaires avant que ces résultats puissent être appliqués cliniquement.
Qualité d'embryon
Enfin, les échantillons de spermatozoïdes ont été classés comme susceptibles de produire des embryons de haute qualité VS de basse qualité (≥20% vs <20%, respectivement). Les échantillons de haute qualité ont été associés à 60 ARNs régulés à la hausse (0,2%) vs 104 (0,4%) ARNs régulés à la baisse.
Le sous-type le plus représenté était le microARN (miARN), qui prédisait un embryon de meilleure qualité. Le miARN devrait cibler plusieurs processus de développement impliqués dans l'embryogenèse, le développement ou la prolifération cellulaire.
Un intérêt particulier était l'expression de HSA-LET-7G, avec un ASC de 0,8 après avoir exclu une valeur aberrante. Des études précliniques ont démontré que cette famille de gènes régule la croissance de la vie embryonnaire et postnatale via des effets médiés par l'insuline. L'étude note cependant qu'une relation causale entre ces miARN et la qualité de l'embryon humain n'est pas établie et que d'autres études fonctionnelles sont nécessaires.
À l'inverse, des niveaux plus élevés d'ARNr 28S dans le sperme étaient associés à la production de beaucoup moins d'embryons de haute qualité.
Ainsi, différents ARNs ont été augmentés ou diminués avec des paramètres spécifiques de l'échantillon de sperme, formant des profils d'ARN uniques liés à chaque paramètre: concentration de sperme, fertilisation et qualité d'embryons. Le miARN porté par le sperme semble influencer le développement des embryons et prédire fortement la qualité de l'embryon.
Chez la souris, le miARN transmis par le sperme est crucial pour le développement embryonnaire de préimplantation. La question de savoir si cela est également vrai chez l'homme reste incertain, et des études fonctionnelles seront nécessaires pour répondre à cette question.
De plus, l'étude explore brièvement si les profils d'ARNs de sperme étaient en corrélation avec la naissance vivante, l'âge gestationnel ou la taille du nouveau-né pour l'âge gestationnel. Certaines associations ont été observées, mais ces résultats étaient préliminaires et sur la base de petits nombres, donc des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer la signification clinique.
Les auteurs reconnaissent que la séparation de l'influence de l'ARNs paternelle des facteurs maternels, tels que l'âge et l'IMC, est difficile, et que des cohortes et des études fonctionnelles plus importantes sont nécessaires pour valider ces biomarqueurs avant de pouvoir être utilisés en milieu clinique.
Conclusions
« Les ARNb transmis par le sperme sont des biomarqueurs de la concentration de spermatozoïdes et de la qualité de l'embryon dans la FIV. Notre travail met en évidence le rôle paternel dans le succès de la FIV et établit une base pour une nouvelle ère en médecine reproductive. «
Ces résultats pourraient aider à distinguer la mauvaise qualité des embryons, à favoriser potentiellement la rentabilité dans la FIV et à réduire le nombre de cycles nécessaires pour atteindre les résultats souhaités. Cependant, des recherches supplémentaires et une validation clinique sont nécessaires avant que ces résultats puissent être mis en œuvre dans la pratique de routine.
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