Effets de la cryoconservation sur les différentes fonctions cellulaires

Dans le document La Spermoculture Chez Le Cheval (Page 77-80)

Chapitre IV : La cryoconservation

A. Effets de la cryoconservation sur les différentes fonctions cellulaires

L’intensité du métabolisme est fonction de la température. Une diminution de la température entraîne une nette réduction de l’activité métabolique. A des températures suffisamment basses, c’est-à-dire négatives, la plupart des processus métaboliques sont stoppés.

La congélation des spermatozoïdes induit donc un ralentissement voire un arrêt de leur métabolisme (Loomis et Graham 2008).

2. Effets sur les membranes cellulaires

La cryoconservation a des effets majeurs sur la membrane plasmique, que cette dernière subisse des modifications chimiques, topographiques ou mécaniques.

78

La membrane plasmique est une bicouche lipidique dont les parties hydrophiles des lipides et les protéines sont orientées vers l’extérieur alors que les parties hydrophobes sont orientées vers le centre de la membrane. Il existe différents types de lipides, tous étant particulièrement sensibles aux radicaux libres, libérés lors de la congélation par les cellules altérées. Ces radicaux libres sont à l’origine d’un phénomène de peroxydation, observé au niveau des lipides membranaires.

Il faut savoir que chaque espèce de lipide possède une température de changement de phase, c’est-à-dire une température pour laquelle les lipides passent de l’état fluide à l’état de gel. Lorsque la température devient inférieure à la température de changement de phase d’un type de lipides, tous les lipides de cette espèce se regroupent en microdomaines. Ceci est à l’origine d’une réorganisation de la membrane plasmique créant des trous entre les microdomaines de lipides et les portions fluides de membrane. Ce réarrangement des lipides membranaire induit par le froid est ce qu’on appelle le « cold shock » ou « choc induit par le froid » et il entraîne une fragilisation de la membrane voire des dommages ou des ruptures membranaires.

Lorsque la température corporelle est de nouveau atteinte après décongélation, les lipides retrouvent leur forme liquide mais la membrane plasmique ne retrouve pas son organisation initiale et reste altérée. Les conséquences des altérations membranaires sont multiples car la membrane plasmique est atteinte tout comme les membranes des organites de la cellule spermatique. Ainsi, les spermatozoïdes congelés-décongelés peuvent présenter une perte de la structure interne de l’acrosome ou des mitochondries, qui représentent les structures cellulaires les plus sensibles à la cryoconservation. Cela conduit à de sévères conséquences sur la viabilité de la cellule mais également à des dysfonctionnements dans l'activation de la mobilité ou dans la réaction acrosomique et la fécondation.

3. Effet sur le noyau et l’ADN

Le noyau du spermatozoïde peut également être altéré durant la cryoconservation. Or, la préservation de l'intégrité de l'ADN est primordiale pour l'obtention d'une descendance viable et conforme aux parents. Les spermatozoïdes endommagés sont susceptibles de produire des radicaux libres très rapidement, en particulier après congélation. Ces produits de peroxydation sont très délétères pour l'ADN et peuvent induire à la fois des cassures et des modifications de bases. Les conséquences sont dramatiques dans la mesure où le génome de la descendance, sa viabilité et la qualité de son développement sont altérés (Labbé et al. 2002 ; Luvoni 2003).

79

4. Les changements de type capacitation

L’une des conséquences de la déstabilisation des membranes est la réaction acrosomique prématurée qui réduit fortement la durée de vie des spermatozoïdes et leur fécondité.

La membrane du spermatozoïde subit des changements de composition durant la capacitation qui la rendent perméable aux ions calcium. Suite à l’entrée du calcium dans la cellule, la réaction acrosomique a lieu ce qui rend le spermatozoïde capable de fusionner avec l’ovocyte.

Pendant la congélation et la décongélation, les spermatozoïdes subissent des changements de type capacitation, c’est ce qu’on appelle la « cryocapacitation ». Les spermatozoïdes présentent des mouvements hyperactivés selon un schéma caractéristique avec des mouvements moins linéaires et plus vigoureux que les spermatozoïdes non capacités. Les changements membranaires qui se produisent pendant le refroidissement détériorent la fonctionnalité des canaux de calcium, ce qui entraîne une augmentation de la concentration en calcium intracellulaire. Le même mécanisme est observé lors du phénomène de capacitation et pendant la réaction acrosomique.

L’étude de Burgess et al. a évalué les effets de chaque étape du processus de cryoconservation sur la capacitation et la capacité de liaison des spermatozoïdes au tractus génital femelle. La dilution, le refroidissement et la congélation-décongélation favorisent la capacitation et diminuent la capacité de liaison des spermatozoïdes. Les effets de chaque étape semblent être cumulatifs, bien que la plus néfaste reste l’étape de congélation-décongélation.

L’état de capacitation du spermatozoïde peut être déterminé en utilisant différentes méthodes. Un indice de la capacitation est la présence des mouvements hyperactifs de la part des spermatozoïdes, estimée par observation microscopique ou à l’aide d’un système CASA. La réaction acrosomique représente un indicateur quant à l’état de capacitation du spermatozoïde car un spermatozoïde non capacité ne devrait pas avoir subi de réaction acrosomique. Ainsi une autre méthode peut être utilisée pour déterminer l’état de capacitation du spermatozoïde et elle passe par la détection du statut de l’acrosome, à l’aide de la chlortétracycline, décrite dans la première partie. Enfin le dosage de la proacrosine ou de l’acrosine peut également être utilisé pour déterminer l’état de capacitation du spermatozoïde. Ces deux molécules sont libérées de façon séquentielle par l’acrosome lors de la capacitation. Dans son étude, Cortes montre que la proacrosine est activée durant le processus de congélation-décongélation des spermatozoïdes canins et qu’elle constitue donc un bon indicateur de l’intégrité de l’acrosome des spermatozoïdes congelés-décongelés (Luvoni 2003; Rota et al. 2006; Cortes et al. 2006; Pe a Mar nez 2004; Burgess et al. 2012).

80

B. Effets des différentes étapes de cryoconservation sur les spermatozoïdes

Dans le document La Spermoculture Chez Le Cheval (Page 77-80)