Dans une étude récente publiée dans Scientific Reports, les chercheurs ont développé une méthode de diagnostic rapide des cassures double brin (DSB), le test de libération de la fragmentation de l’acide désoxyribonucléique (ADN) des spermatozoïdes (SDF) (SDFR). Ils ont également exploré l’association entre les cassures double brin (DSB) de l’ADN des spermatozoïdes et les résultats en matière de reproduction.
Étude: Une technologie innovante pour l’évaluation des cassures double brin de l’ADN des spermatozoïdes diagnostique l’infertilité masculine et prévient les échecs de reproduction. Crédit d’image : Shidlovski/Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
Des millions de couples dans le monde sont touchés par l’infertilité, les facteurs masculins représentant un nombre considérable de cas. Dans de rares circonstances, les examens des spermatozoïdes tels que le volume, la concentration, la motilité et la morphologie peuvent ne pas détecter d’anomalies.
Les DSB de l’ADN des spermatozoïdes sont un élément diagnostique dans les cas d’infertilité idiopathique et sont associés à des échecs de reproduction.
Le test de la comète neutre, qui est en corrélation avec les DSB en milieu clinique, a été utilisé pour examiner les DSB ; cependant, en raison de la sensibilité de sa technique et de l’absence d’un système de notation cohérent, son applicabilité clinique est limitée. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour accroître son utilisation clinique.
À propos de l’étude
Dans la présente étude de cohorte prospective, les chercheurs ont conçu une nouvelle technologie pour évaluer les DSB, le test rapide R11, basé sur des caractéristiques moléculaires uniques. Ils ont validé sa spécificité, sa sensibilité et sa fiabilité et l’ont utilisé pour évaluer le lien entre les DSB et les résultats en matière de reproduction.
L’étude a porté sur 640 hommes infertiles âgés de 20 à 60 ans qui ont consulté une thérapie de procréation assistée au Lee Women’s Hospital de Taiwan entre mai 2020 et décembre 2021. Les personnes souffrant d’éjaculation rétrograde ou d’azoospermie ont été exclues.
Les participants se sont masturbés pour fournir des échantillons de sperme, qui ont été examinés pour déterminer leur concentration, leur motilité progressive et leur motilité totale.
Des expériences de dispersion de la chromatine des spermatozoïdes utilisant des microscopes à champ clair ont été utilisées pour déterminer l’indice de fragmentation total de l’ADN (DFI). Un halo moyen à grand dénotait un ADN de sperme intact, tandis qu’un halo petit à négligeable dénotait un ADN fragmenté.
L’ADN du sperme a été décrit comme ayant des DSB dans le test des comètes neutres si la queue d’ADN mesurait 40 m ou plus et contenait une fraction ≥ 20 % de la queue d’acide désoxyribonucléique sur la totalité du signal.
Les échantillons ont été traités à 37 °C avec 5,0 U/ml, 10 U/ml, 20 U/ml et 40 U/ml de désoxyribonucléase I (DNase I) et 5,0 U/ml, 15 U/ml, 25 U/ml. ml et 50 U/mL d’endonucléases Alu I, qui sont couramment utilisées pour modéliser les DSB.
Pour produire un stress oxydatif et provoquer une rupture des brins d’ADN, les échantillons de sperme ont été traités avec 0,030 %, 0,150 % et 0,300 % de peroxyde d’hydrogène (H2Ô2).
En outre, les chercheurs ont mené une enquête rétrospective auprès de 140 couples avec au moins deux embryons soumis à un test génétique préimplantatoire pour l’aneuploïdie (PGT-A). Sur la base du consensus mondial de la communauté des tests génétiques, l’aneuploïdie embryonnaire a été déterminée sur la base de niveaux de mosaïcisme supérieurs à 80 % ; Le nombre de blastocystes biopsiés a permis de déterminer les taux d’aneuploïdie.
Résultats
Le réseau PA modifié a permis le piégeage des DSB, qui ont distribué un halo sur une lame immunologique ; en revanche, la chromatine intacte ne forme pas de halo. Une association significative a été trouvée entre les lectures reproductibles du SDFR et les lectures neutres du test des comètes.
Le SDFR a répondu aux DSB simulés en fonction de la dose et du temps avec une grande spécificité et sensibilité. Le DSB a prédit l’aneuploïdie embryonnaire, mais pas les caractéristiques de base du sperme.
Le DSB DFI n’a pas changé de manière significative entre le test R11 (moyenne, 11) et le test des comètes (moyenne, 10). L’analyse du tracé de Bland-Atman a révélé que les deux tests concordaient bien.
Le R11 DFI a augmenté lorsque la durée du traitement et les doses ont été augmentées en utilisant un traitement Alu I et DNase I dépendant de la dose et du temps. Cependant, après H2Ô2 traitement, l’indice de fragmentation de l’ADN R11 est resté inchangé, démontrant que R11 pouvait identifier sélectivement les DSB des spermatozoïdes.
R11 DFI avait des relations négatives significatives avec la morphologie normale et la motilité totale et montrait des associations substantielles avec la motilité progressive. Les valeurs DFI pour R11 étaient significativement liées positivement à l’âge de l’homme.
Parmi les caractéristiques des spermatozoïdes, la concentration des spermatozoïdes, la morphologie normale, la motilité totale, R10 (indice de fragmentation totale de l’ADN) et R11 (indice de fragmentation de l’ADN cassable double brin), R11 [area under the receiver-operating characteristic curve (AUC), 0.7] Il a été démontré qu’il permettait de prédire la prévalence de l’aneuploïdie (taux d’aneuploïdie de 50 % ou plus).
Étant donné que l’âge maternel (AUC de 0,7) et l’âge paternel (AUC de 0,7) étaient également liés à l’aneuploïdie embryonnaire, les chercheurs ont effectué une modélisation ajustée excluant les femmes de plus de 38 ans, tenant compte des variables confondantes.
Comparé aux autres indicateurs de qualité du sperme, R11 présentait l’AUC la plus élevée en termes de prédiction de l’aneuploïdie (0,7). Le seuil R11 était supérieur à 8,0 % et la spécificité et la sensibilité étaient à leur maximum.
Conclusions
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont mis en évidence la conception du test DSB sur sperme R11, qui utilise du polyacrylamide pour capturer les DSB, offrant ainsi une technique plus rapide par rapport aux tests sur comètes neutres.
R11 réduit la subjectivité de l’interprétation de l’indice de fragmentation de l’ADN en fournissant des catégorisations de halo binaire cohérentes pour les cassures double brin et l’ADN intact.
Les données basées sur des images peuvent être combinées à un système automatisé intégré à l’intelligence artificielle, rendant les évaluations DSB plus efficaces, uniformes et contrôlables en laboratoire.
R11 était significativement lié à la morphologie et à la motilité totale et progressive chez 640 mâles. Les chercheurs ont établi la capacité prédictive du test R11 dans la détection de l’aneuploïdie embryonnaire au stade préimplantatoire, l’établissant ainsi comme un outil précieux pour évaluer les déterminants du risque paternel et minimiser les effets des DSB.
D’autres essais cliniques avec des échantillons de plus grande taille sont nécessaires pour déterminer le lien entre le R11 et les échecs du TAR.