Les chercheurs de Monash isolent des spermatozoïdes de haute qualité à l'aide de l'acoustique

Les chercheurs de l'Université Monash ont combiné les ondes acoustiques et la dynamique des fluides pour créer une nouvelle approche pour séparer les spermatozoïdes de haute qualité en procréation assistée – ouvrant de nouvelles fenêtres pour que les couples infertiles aient leur propre famille.

Ce processus acoustofluidique rapide et automatisé, développé par une équipe du département de génie mécanique et aérospatial de l'Université Monash, peut isoler les spermatozoïdes avec une morphologie de tête normale et une intégrité élevée de l'ADN à partir d'échantillons de sperme brut.

L'appareil peut traiter environ 140 spermatozoïdes par seconde et sélectionner plus de 60000 spermatozoïdes de haute qualité en moins de 50 minutes – un nombre cliniquement pertinent de spermatozoïdes pour effectuer la FIV (fécondation in vitro) et l'ICSI (injection intracytoplasmique de spermatozoïdes).

Cette recherche qui change la vie, publiée dans la principale revue microfluidique Laboratoire sur une puce, a été dirigé par un doctorat de deuxième année. l'étudiante Mme Junyang Gai. Les travaux ont été supervisés par le Dr Reza Nosrati et le professeur Adrian Neild – experts en microfluidique du Département de génie mécanique et aérospatial.

L'approche isole le sperme du sperme brut en appliquant un champ acoustique à un angle de 30 ° par rapport à la direction du flux. Les forces acoustiques dirigent et poussent les spermatozoïdes de haute qualité hors du courant principal, à travers le microcanal et les isolent dans une sortie séparée, laissant la population générale de spermatozoïdes dans l'échantillon brut. "

Mme Junyang Gai, Ph.D. Étudiant, Université Monash

Avec l'application de SSAW (ondes acoustiques de surface debout) à 19,28 MHz et 1 à 2 W, la force de rayonnement acoustique était suffisamment grande pour surmonter la traînée et guider le sperme mobile pour nager à travers la largeur du microcanal, tandis que d'autres spermatozoïdes et débris suivaient le courant dominant. débit à collecter de la sortie rejetée.

Cela a permis un processus de sélection continu, à haut débit et en fonction de la taille pour isoler des spermatozoïdes de haute qualité.

«Nos résultats démontrent que la population de spermatozoïdes sélectionnée présente un pourcentage considérablement plus élevé de spermatozoïdes progressivement mobiles (83%), que l’échantillon brut initial (52%) et la sous-population de spermatozoïdes rejetés (36%)», Mme Gai m'a dit.

Le résultat est la sélection de spermatozoïdes avec une amélioration de plus de 60% de la motilité progressive (la capacité des spermatozoïdes à se déplacer indépendamment), tout en fournissant un échantillon cliniquement pertinent pour la FIV et l'ICSI. Les spermatozoïdes sélectionnés à partir de cette approche montrent également une amélioration de près de 40% de l'intégrité de l'ADN.

Le Dr Nosrati dit que le taux de réussite dépend de nombreux paramètres différents, mais en fin de compte, il dépend de la qualité du sperme et des ovules.

«Notre processus vise à sélectionner de meilleurs spermatozoïdes dans un laps de temps plus court, donc j'espère que cela peut conduire à de meilleurs résultats en matière de procréation assistée. Lorsqu'elle est entièrement testée et mise en œuvre, cette méthode pourrait ouvrir de nouvelles fenêtres et opportunités pour les couples infertiles d'avoir un bébé,» Dr Dit Nosrati.

«Nous espérons qu'avec de nouveaux tests, notre processus de sélection acoustofluidique des spermatozoïdes pourra offrir de nouvelles opportunités et bénéficier à l'industrie de la procréation assistée, et contribuer à éliminer la peur, l'anxiété et les stéréotypes négatifs associés à l'infertilité.

Le taux d'infertilité a augmenté au cours des 50 dernières années, avec un couple sur six souffrant d'infertilité. L'infertilité masculine est responsable d'environ 30% des cas, une combinaison de facteurs masculins et féminins contribuant à environ la moitié des cas dans le monde.

"L'infertilité masculine est un problème mondial de reproduction et plusieurs approches cliniques ont été développées pour y faire face. Cependant, leur efficacité est limitée par les procédures de sélection des spermatozoïdes qui nécessitent beaucoup de travail et de temps", a déclaré le Dr Nosrati.

«La préparation ou la sélection des spermatozoïdes est une étape clé de la procréation assistée effectuée juste avant la fertilisation de l'ovule.

Le processus clinique actuel implique de multiples étapes de lavage et de centrifugation et une étape de sélection manuelle, et prend jusqu'à trois heures, ce qui peut également être nocif pour le sperme. "

Le professeur Neild dit que la méthode de sélection des spermatozoïdes n'a pas beaucoup changé au cours des 30 dernières années, la sélection des spermatozoïdes étant principalement basée sur la motilité, et par conséquent, le taux de réussite des cycles de procréation assistée a plafonné à environ 33%.

«Notre approche prend également en compte la taille et la morphologie des spermatozoïdes pendant le processus de sélection, en plus de la motilité des spermatozoïdes. Avec de nouvelles recherches, nous espérons que notre approche pourra améliorer les résultats de la procréation assistée et réduire les coûts associés au cycle de traitement», a déclaré le professeur Neild.

Le professeur Neild est un expert mondial en acoustofluidique avec de nombreuses contributions importantes dans le domaine au cours des 15 dernières années. Le Dr Nosrati est un pionnier de la microfluidique pour la procréation assistée et a développé des technologies pour la sélection et l'analyse des spermatozoïdes au cours des six dernières années.

La source:

Référence du journal:

Gai, J., et coll. (2020) Sélection de spermatozoïdes à haute intégrité de l'ADN à l'aide d'ondes acoustiques de surface. Lab on a Chip. doi.org/10.1039/D0LC00457J.