Nouvelle recherche financée par le NIH pour résoudre l'infertilité masculine et

L'infertilité masculine est en augmentation, avec des baisses significatives de la quantité et de la qualité du sperme dans la population humaine dans le monde entier au cours des deux dernières décennies. La raison en est mal comprise, mais les scientifiques soupçonnent que la spermatogenèse – le processus par lequel les spermatozoïdes se développent – ​​est une pièce cruciale de ce puzzle.

Paula Cohen, professeur de génétique au College of Veterinary Medicine (CVM) et vice-provost associé pour les sciences de la vie à Cornell, dirige un effort pour résoudre ce casse-tête. Grâce à une subvention multi-institutions de 8 millions de dollars sur huit ans de l'Institut national de la santé infantile et du développement humain des National Institutes of Health, Cohen et ses collaborateurs vont démêler le livre de règles génétiques complexes pour la fabrication du sperme, tout en recherchant les causes cachées de infertilité liée à la spermatogenèse.

En tant que directeur du Center for Reproductive Genomics, Cohen réunit les experts scientifiques de Cornell sur la santé reproductive et la fertilité, et met l'accent sur les mécanismes génétiques et épigénétiques qui conduisent à la production d'ovules et de spermatozoïdes sains.

Cette bourse abordera les questions de la spermatogenèse en trois phases : régulation de l'ARN ; enquêter sur l'ARN « poubelle » ; et le suivi des modifications de l'ARN. Le projet comporte également un élément de sensibilisation pédagogique de la maternelle à la 12e année.

La recherche nouvellement financée s'appuie sur des décennies de sciences de la reproduction de pointe à Cornell, ainsi que sur la direction du Dr Cohen du très réussi Center for Reproductive Genomics sur le campus. Le nouveau prix du NIH soutiendra plusieurs projets de recherche fondamentale et clinique passionnants qui sont extrêmement prometteurs pour faire progresser la santé reproductive humaine. »

Robert Weiss, doyen associé à la recherche et aux études supérieures au CVM

Régulation de l'ARN

Cohen et Charles Danko, professeur agrégé Robert N. Noyce en sciences et technologies de la vie et membre du Baker Institute for Animal Health, dirigent la première partie de la subvention, visant à comprendre comment l'ARN est régulé pendant la spermatogenèse. Cela inclut la façon dont certains ARN sont fabriqués à certains moments et ce qui pourrait arriver s'ils ne sont pas créés dans le bon ordre – ou pas du tout.

"La spermatogenèse est un processus incroyable", a déclaré Cohen. "Il y a tellement d'étapes que la cellule doit franchir, et chaque étape a un programme génétique très différent."

Parce que les spermatozoïdes ont tellement d'actions génétiques qui se produisent en si peu de temps, ils constituent le sujet de test parfait pour mieux comprendre comment l'ARN est régulé en général. "En termes de régulation, ce que traverse un spermatozoïde est phénoménal", déclare Cohen. "Si nous voulons mieux comprendre ces processus, le sperme est un système vraiment fascinant à utiliser."

Enquêter sur l'ARN « poubelle »

Une fois que les ARN sont fabriqués dans le spermatozoïde, il reste à savoir comment ils se comportent et où ils vont. Pour cette partie du mystère, John Schimenti, professeur de génétique, et Andrew Grimson, professeur agrégé de biologie moléculaire et de génétique (tous deux au College of Agriculture and Life Sciences), collaboreront pour élucider ces questions. Ils travailleront avec le Dr Kathleen Hwang, urologue à la faculté de médecine de l'Université de Pittsburgh.

Plus précisément, ils examineront une partie mystérieuse de l'ARN messager (ARNm) connue sous le nom de région non traduite à trois premiers (3'-UTR) – une "queue" à l'extrémité du brin d'ARNm qui a longtemps été considérée comme " indésirable" ARN. Des études ont montré qu'en fait, le 3'-UTR est suspecté d'être le manuel d'instructions de l'ARNm.

Les scientifiques ont déjà découvert que les spermatozoïdes ont beaucoup de variation dans la longueur de leur queue 3'-UTR, mais personne ne sait exactement pourquoi cette variation existe. "Il existe des preuves que la longueur 3'-UTR peut affecter l'infertilité", a déclaré Cohen.

Suivi des modifications de l'ARN

Avec Schimenti, Grimson et Hwang aidant à identifier d'éventuels défauts 3'-UTR, une branche supplémentaire de la subvention examinera ce qui pourrait être la cause de ces défauts. Ce projet est dirigé par le Dr Samie Jaffrey, professeur de pharmacologie Greenberg-Starr à Weill Cornell Medicine. Jaffrey est un expert en épitranscriptomique, une nouvelle branche de l'épigénétique qui examine les modifications pouvant avoir un impact sur l'ARN et son fonctionnement.

Différentes protéines surveillent ces modifications – « lecteurs, écrivains et gommes », les appelle Cohen. "Cela ouvre une énorme boîte de vers", a-t-elle déclaré. "Si vous modifiez ces protéines de lecture, d'écriture et de gomme dans l'ARN, elles peuvent toutes entraîner l'infertilité chez la souris – et sont vraiment importantes pour la spermatogenèse. À l'avenir, si nous savions qu'il y avait certaines modifications de l'ARN qui provoquaient l'infertilité chez les hommes, nous pourrait les dépister."

En fin de compte, lorsque la subvention se terminera, Cohen et ses collègues auront découvert de nouvelles informations sur le développement des spermatozoïdes – qui à leur tour feront la lumière sur de nombreux problèmes cruciaux, notamment l'infertilité et la FIV.

"Tout ce que nous faisons ici", a-t-elle déclaré, "s'ajoute à notre arsenal pour aider les patients qui essaient d'avoir un bébé."