Un facteur génétique aide les spermatozoïdes à surpasser leurs pairs –

La concurrence entre les spermatozoïdes est féroce – ils veulent tous d'abord atteindre l'ovule pour le féconder. Une équipe de recherche berlinoise montre désormais chez la souris que la capacité des spermatozoïdes à se déplacer progressivement dépend de la protéine RAC1. Des quantités optimales de protéines actives améliorent la compétitivité des spermatozoïdes individuels, tandis qu'une activité aberrante peut provoquer l'infertilité masculine.

C'est littéralement une course à la vie lorsque des millions de spermatozoïdes nagent vers les ovules pour les féconder. Mais la pure chance décide-t-elle quel sperme réussit? Il s'avère qu'il existe des différences de compétitivité entre les spermatozoïdes individuels. Chez la souris, un segment d'ADN «égoïste» et d'origine naturelle enfreint les règles standard de l'héritage génétique – et accorde un taux de réussite allant jusqu'à 99% aux spermatozoïdes qui le contiennent.

Une équipe de chercheurs de l'Institut Max Planck de génétique moléculaire à Berlin décrit comment le facteur génétique appelé «t-haplotype» favorise le succès de la fécondation des spermatozoïdes qui le portent.

Les chercheurs ont pour la première fois montré expérimentalement que les spermatozoïdes avec l'haplotype t sont plus progressifs, c'est-à-dire qu'ils avancent plus vite que leurs pairs «normaux», et établissent ainsi leur avantage dans la fécondation. Les chercheurs ont analysé les spermatozoïdes individuels et ont révélé que la plupart des cellules qui n'ont fait que peu de progrès sur leur trajet étaient génétiquement «normales», alors que les spermatozoïdes en mouvement droit contenaient principalement l'haplotype t.

Plus important encore, ils ont lié les différences de motilité à la molécule RAC1. Ce commutateur moléculaire transmet des signaux de l'extérieur de la cellule vers l'intérieur en activant d'autres protéines. La molécule est connue pour être impliquée dans la direction, par exemple, des globules blancs ou des cellules cancéreuses vers des cellules exsudant des signaux chimiques. Les nouvelles données suggèrent que RAC1 pourrait également jouer un rôle en dirigeant les spermatozoïdes vers l'ovule, "reniflant" leur chemin vers leur cible.

«La compétitivité des spermatozoïdes individuels semble dépendre d'un niveau optimal de RAC1 actif; une activité RAC1 réduite ou excessive interfère avec un mouvement vers l'avant efficace», explique Alexandra Amaral, scientifique au MPIMG et premier auteur de l'étude.

t-sperm empoisonne leurs concurrents

«Les spermatozoïdes avec l'haplotype t parviennent à désactiver les spermatozoïdes sans lui», déclare Bernhard Herrmann, directeur du MPIMG et de l'Institut de génétique médicale de la Charité – Universitätsmedizin Berlin, et auteur correspondant de l'étude. "L'astuce est que le t? Haplotype" empoisonne "tous les spermatozoïdes, mais produit en même temps un antidote, qui n'agit que dans les t-spermatozoïdes et les protège", explique le scientifique. "Imaginez un marathon, dans lequel tous les participants reçoivent de l'eau potable empoisonnée, mais certains coureurs prennent également un antidote."

Comme lui et ses collègues l'ont découvert, l'haplotype t contient certaines variantes génétiques qui déforment les signaux de régulation. Ces facteurs de distorsion sont établis dans la phase précoce de la spermatogenèse et sont distribués à tous les spermatozoïdes d'une souris portant l'haplotype t. Ces facteurs sont le «poison» qui perturbe le mouvement progressif.

L '«antidote» entre en action après que l'ensemble des chromosomes se soit réparti uniformément entre les spermatozoïdes pendant leur maturation – chaque spermatozoïde ne contenant plus que la moitié des chromosomes. Seule la moitié des spermatozoïdes avec l'haplotype t produit un facteur supplémentaire qui inverse l'effet négatif des facteurs de distorsion. Et ce facteur de protection n'est pas distribué, mais retenu dans le t-sperme.

Les t-spermatozoïdes n'ont aucun avantage lorsqu'ils sont seuls

Chez les spermatozoïdes de souris mâles avec l'haplotype t uniquement sur l'un de leurs deux chromosomes 17, les chercheurs ont observé que certaines cellules avancent et certaines font peu de progrès. Ils ont testé un seul spermatozoïde et ont constaté que les spermatozoïdes génétiquement «normaux» sont ceux qui ne bougent généralement pas droit. Lorsqu'ils ont traité la population mixte de spermatozoïdes avec une substance qui inhibe le RAC1, ils ont observé que les spermatozoïdes génétiquement «normaux» étaient désormais capables de nager progressivement. L'avantage du t-sperme avait disparu, démontrant que l'activité aberrante de RAC1 perturbe la motilité progressive.

Les résultats expliquent pourquoi les souris mâles avec deux copies de l'haplotype t, une sur chacun des deux chromosomes 17, sont stériles. Ils ne produisent que des spermatozoïdes portant l'haplotype t. Ces cellules ont des niveaux beaucoup plus élevés de RAC1 actif que les spermatozoïdes de souris génétiquement normales, comme les chercheurs l'ont maintenant découvert, et sont presque immobiles.

Mais le sperme de souris normales traitées avec l'inhibiteur RAC1 a également perdu sa capacité à se déplacer progressivement. Ainsi, une activité RAC1 trop faible est également désavantageuse. L'activité aberrante de RAC1 pourrait également être sous-jacente à des formes particulières d'infertilité masculine chez les hommes, spéculent les chercheurs.

«Nos données mettent en évidence le fait que les spermatozoïdes sont des concurrents impitoyables», déclare Herrmann. De plus, l'exemple de l'haplotype t montre comment certains gènes utilisent des astuces un peu sales pour se transmettre. «Les différences génétiques peuvent donner aux spermatozoïdes individuels un avantage dans la course à la vie, favorisant ainsi la transmission de variantes génétiques particulières à la génération suivante», explique le scientifique.