D´efaut du remodelage de la chromatine spermatique . 42

Les alt´erations du remodelage de la chromatine pendant la spermiogen`ese peuvent provoquer une fragmentation de l’ADN dans les spermatozo¨ıdes ´ejacul´es. Comme pr´esent´e pr´ec´edemment, la compaction de la chromatine spermatique n´ecessite des activit´es endonucl´easiques afin de cr´eer et ligaturer des cassures dans le but de faciliter la protamination. Les alt´erations dans le contrˆole de ce processus peuvent causer des anomalies du remodelage de la chromatine et des cassures de l’ADN non r´epar´ees persistant dans les gam`etes matures (Leduc et al. 2008a, Sakkas and Alvarez. 2010).

La protamine P1 est synth´etis´ee comme une prot´eine mature tandis que la protamine P2 est g´en´er´ee par la prot´eolyse d’un pr´ecurseur (Oliva. 2006). Chez l’homme, le ratio normal P1/P2 est de 1:1. Une corr´elation positive a ´et´e d´emontr´ee entre la pr´esence du ratio P1/P2 alt´er´e ou la pr´esence du pr´ecurseur de la protamine 2 et la pr´esence des dommages de l’ADN (Aoki et al. 2005, Torregrosa et al. 2006, Castillo et al. 2011). D’une part, les protamines P1 et P2 ne sont pas distribu´ees al´eatoirement tout le long de l’ADN. D’autre part, ces deux mol´ecules peuvent incorporer les diff´erentes s´equences d’ADN selon leur taille mol´eculaire (Aoki et al. 2005). Le ratio incorrect des protamines peut provoquer une diminution de la quantit´e de protamines li´ees `a l’ADN. Par cons´equent, un nombre trop faible de ponts disulfures rend la chromatine spermatique moins bien prot´eg´ee. Une chromatine moins prot´eg´ee et des cassures endog`enes non r´epar´ees rendent les spermatozo¨ıdes plus susceptibles aux attaques post-testiculaires.

2.2. Substances oxyg´en´ees r´eactives

Les substances oxyg´en´ees r´eactives sont des agents oxydants dont le peroxyde d’hydrog`ene (H2O2), l’anion superoxyde (O2⁻) et des radicaux libres. Ils peuvent se

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combiner avec d’autres mol´ecules provoquant directement l’oxydation qui induit des changements de la structure et de la fonction cellulaire. La production des SOR est un processus physiologique normal, pourtant le d´es´equilibre entre la g´en´eration des SOR et leur activit´e peut ˆetre nuisible pour les spermatozo¨ıdes et ˆetre associ´e `a l’infertilit´e masculine. Il a ´et´e d´emontr´e qu’une faible dose de stress oxydatif peut avoir des effets b´en´efiques comme stimuler la fusion du spermatozo¨ıde avec l’ovocyte et r´eguler la capacitation des spermatozo¨ıdes et la r´eaction acrosomiale (Agarwal et al. 2004). Pourtant, avec un stress oxydatif plus important, la chromatine spermatique commence `a ˆetre fragment´ee et une perte de la capacit´e de f´econdation des spermatozo¨ıdes a ´et´e not´ee (Aitken et al. 1998). De plus, chez les hommes subfertiles, lorsque l’ADN subit l’action des SOR, la production de 8-hydroxy-2’-deoxyguanosine (8OHdG), un marqueur du stress oxydatif, est augment´ee (Kodama et al. 1997). Une forte corr´elation entre la formation des 8OHdG dans les spermatozo¨ıdes, la fragmentation de l’ADN et une protamination d´eficiente a ´et´e observ´ee (De Iuliis et al. 2009). Cette corr´elation indique que la plupart des dommages de l’ADN spermatique est induite par le stress oxydatif (Aitken et al. 2014).

Des SOR sont produits majoritairement par les leucocytes et les spermatozo¨ıdes eux-mˆemes, notamment les immatures et les d´efectueux (Aitken et al. 1994, Barroso et al. 2000, Sati et al. 2008). Tous les spermes humains contiennent des leucocytes particuli`erement des neutrophiles et des macrophages. A cause de leur capacit´e `a g´en´erer des SOR, ils peuvent produire une quantit´e importante de SOR exog`enes dans le sperme humain (Aitken et West. 1990). Si les leucocytes sont pr´esents dans le liquide s´eminal dans un ´etat activ´e et produisent des radicaux libres, ils sont capables de g´en´erer des dommages oxydatifs pour les spermatozo¨ıdes (Aitken et De Iuliis. 2010). La production des SOR est associ´ee avec la fragmentation de l’ADN spermatique (Alvarez et al. 2002, Kullisaar et al. 2008, Haidl et al. 2008).

Quant aux spermatozo¨ıdes, la mitochondrie est la source majeure g´en´erant des SOR. En fait, l’apoptose est une condition par d´efaut pour les spermatozo¨ıdes en absence de f´econdation. Ce processus est caract´eris´e par une perte rapide de la mobilit´e, la production de SOR par les mitochondries, l’activation des caspases dans le cytosol, l’exposition de la phosphatidyls´erine `a la surface cellulaire et des dommages de l’ADN (Koppers et al. 2011). Il est d´emontr´e que l’augmentation de la concentration des leucocytes s´eminaux est non seulement la cause de la production des SOR s´eminaux mais est ´egalement capable de d´eclencher des caspases dans les cellules germinales et la production des SOR intrins`eques par les spermatozo¨ıdes eux-mˆemes (Mupfiga et al.

2013)

Aitken et al ont propos´e deux ´etapes par lesquelles les dommages de l’ADN spermatique sont g´en´er´es. Ils ont sugg´er´e qu’il y a plusieurs facteurs g´en´etiques, m´etaboliques et environnementaux pouvant perturber la spermiogen`ese, ce qui provoque une sous-protamination, un ratio P1/P2 anormal, une persistance importante des histones dans les spermatozo¨ıdes. Ces d´efauts lors du remodelage de la chromatine donnent aux spermatozo¨ıdes une susceptibilit´e accrue aux attaques par des SOR. Ensuite, `a leur tour, les SOR vont attaquer la chromatine spermatique, qui n’est pas bien prot´eg´ee `a cause d’un mauvais remodelage, et vont induire la formation de bases oxyg´en´ees (8OHdG), ce qui r´esulte en des cassures de l’ADN (Aitken et Koppers. 2011, Aitken et al. 2013) (Figure 16)

Figure 16 – Deux ´etapes de la production des dommages de l’ADN spermatique (selon Aitken et Koppers. 2011, Aitken et al. 2013).

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est tr`es faible parce que leur cytoplasme o`u se trouvent des enzymes antioxydantes, est peu important. La source majeure des antioxydants vient du liquide s´eminal (Zini et al. 2009). Il est d´emontr´e que les antioxydants totaux dans le sperme sont corr´el´es n´egativement avec les dommages oxydatifs et la capacit´e de f´econdation (Madfouz et al. 2009).