Un gène crucial pour la production de spermatozoïdes révélé – ScienceDaily

Les scientifiques du Cincinnati Children's semblent avoir renversé une autre pièce du puzzle sous-exploré de l'infertilité masculine.

Dans les résultats publiés le 26 octobre 2021, dans Rapports de cellule, une équipe dirigée par les co-premiers auteurs Anna Heinrich, BS, Bidur Bhandary, PhD, et l'auteur principal Tony De Falco, PhD, jette un nouvel éclairage sur la façon dont la production de sperme peut mal tourner lorsqu'un certain gène ne fonctionne pas au bon moment.

« Mieux comprendre comment Cdc42 agit au sein du système reproducteur masculin fournit des informations clés pour l'utilisation de ce gène comme biomarqueur potentiel de l'infertilité ou de la fonction testiculaire réduite », explique De Falco.

Qu'est-ce qu'une cellule de Sertoli ?

L'étude se concentre sur la fonction des cellules de Sertoli, qui s'alignent le long des parois intérieures de longs tubes étroits dans les testicules appelés tubes séminifères, dans lesquels a lieu la production de spermatozoïdes. Les cellules de Sertoli, parfois appelées « cellules d'infirmière », agissent comme des stations d'accueil qui fournissent des nutriments aux spermatozoïdes en développement.

Dans des expériences avec des modèles murins, l'équipe a découvert que lorsque le gène Cdc42 est absent ou ne fonctionne pas, il perturbe la polarité des cellules de Sertoli, ce qui signifie que certaines peuvent être attachées ou mal orientées à l'intérieur des tubules séminifères. Les cellules mal alignées deviennent moins capables de soutenir les spermatozoïdes, et certaines des cellules de Sertoli mal alignées meurent d'elles-mêmes, ce qui réduit la capacité des testicules à produire un approvisionnement continu en spermatozoïdes.

Les scientifiques ont également appris que cette perturbation de la production de sperme se produit dans les testicules adultes matures, mais pas dans les testicules juvéniles.

Pourquoi cette découverte sur les cellules de Sertoli est-elle importante ?

Aux États-Unis, près d'un couple sur sept est infertile. Dans de nombreuses situations, l'infertilité masculine joue un rôle. Le nombre de cas d'infertilité pouvant être attribués à un dysfonctionnement des cellules de Sertoli n'est pas bien compris, mais en théorie, les traitements qui pourraient améliorer la fonction des cellules de Sertoli amélioreraient la production de spermatozoïdes masculins.

Tenter directement de modifier le Cdc42 gène n'est probablement pas une option, du moins pas à court terme. C'est parce que le Cdc42 gène joue de nombreux rôles dans tout le corps.

"Il serait difficile de cibler ce gène spécifiquement dans les testicules sans affecter d'autres organes, types de cellules ou processus cellulaires", explique De Falco.

De plus, même si un traitement peut être limité aux cellules de Sertoli, toute variation génétique qui en résulterait aurait un risque important d'être transmise aux générations futures, y compris des effets secondaires potentiellement inconnus.

"Pour ces raisons, il doit y avoir une barre haute pour réglementer, tester et valider l'utilisation des technologies d'édition de gènes chez les patients humains", a déclaré De Falco.

Plus probable : ces apprentissages peuvent soutenir le développement de tests de diagnostic améliorés pour mieux identifier les causes spécifiques de l'infertilité masculine. Actuellement, le diagnostic de dysfonctionnement des cellules de Sertoli nécessite généralement une biopsie. Potentiellement, si un test non invasif pouvait montrer qu'un enfant a un risque élevé de développer des cellules de Sertoli mal alignées à l'âge adulte, la personne pourrait bénéficier d'une biobanque testiculaire ou de sperme.

La recherche sur les nerfs périphériques est source d'inspiration

Alors que des recherches antérieures en sciences de la reproduction avaient soulevé des soupçons sur le rôle de Cdc42 en fertilité, l'équipe attribue à une collaboration avec le laboratoire de Nancy Ratner, PhD, experte en tumeurs nerveuses au Cincinnati Children's, une étape clé dans l'avancement des travaux.

"Leur laboratoire avait découvert que Cdc42 était nécessaire pour la fonction des neurones périphériques, probablement par la régulation de la polarité cellulaire », explique De Falco. « Nous avons proposé que Cdc42 La mutation pourrait également perturber la fonction des cellules de Sertoli, car il s'agit d'un type cellulaire hautement polarisé similaire aux neurones. Nous avons pu utiliser le même modèle de souris qu'ils ont utilisé, car il est également arrivé de supprimer Cdc42 dans les cellules de Sertoli."

Prochaines étapes

L'équipe de De Falco prévoit de mener d'autres recherches pour explorer les dysfonctionnements de la polarité cellulaire dans d'autres types de cellules impliquées dans la fertilité masculine.

« Par exemple, les cellules germinales sont aussi des cellules très polarisées lorsqu'elles se différencient en spermatozoïdes, avec une morphologie tête-queue. Il serait intéressant de voir si Cdc42 régule également la polarité cellulaire pour les spermatozoïdes comme pour les cellules de Sertoli. Nous aimerions également déterminer si la polarité cellulaire est essentielle au fonctionnement d'autres types de cellules testiculaires, telles que les cellules immunitaires, les cellules vasculaires et les cellules de Leydig productrices de stéroïdes."