Tube à essai de sperme cultivé en laboratoire

“Les scientifiques ont cultivé des spermatozoïdes au laboratoire dans le cadre d’une étude historique qui pourrait aider à préserver la fertilité des patients atteints de cancer et apporter un nouvel éclairage sur les problèmes reproductifs des hommes”, a rapporté The Guardian.

Elle et de nombreux autres journaux ont rapporté sur cette étude de laboratoire pionnière chez la souris. De petites tranches de testicules de souris ont été cultivées, puis les spermatozoïdes ont été utilisés pour féconder les œufs dans une procédure de FIV de souris. Les jeunes souris apparemment en bonne santé nées après cela ont continué à avoir des bébés eux-mêmes. Les chercheurs affirment que personne n’a réussi à imiter artificiellement tout le cycle de la production de spermatozoïdes chez les mammifères auparavant. Ils ont également effectué avec succès la même procédure après que les cellules testiculaires aient été congelées. Cela indique que le besoin clinique de congeler les spermatozoïdes humains pourrait être possible.

Ayant montré que cela est possible chez une espèce, les chercheurs espèrent pouvoir étendre les résultats à d’autres espèces et éventuellement aux humains. Les experts ont commenté que le traitement, s’il est efficace et sûr chez les humains, serait plus utile pour les jeunes garçons qui reçoivent un traitement contre le cancer. N’importe qui après la puberté peut déjà congeler le sperme plutôt que les cellules testiculaires pour une utilisation ultérieure.

D’où vient l’histoire?

L’étude a été réalisée par des chercheurs de l’École supérieure de médecine de l’Université de la ville de Yokohama, au Japon. La recherche a été soutenue par l’Université, le ministère japonais de l’Éducation, de la Culture, des Sports, des Sciences et de la Technologie, et la Fondation Yokohama pour l’avancement des sciences médicales.

L’étude a été publiée dans la revue scientifique à comité de lecture Nature.

Les journaux rapportent tous la nature préliminaire de laboratoire de cette recherche. Certains utilisent des citations d’experts pour souligner que c’est une étape petite mais importante dans la compréhension de la formation des spermatozoïdes, et que le développement de traitements basés sur la nouvelle technique prendra du temps et plus de recherche.

De quel type de recherche s’aggissait-t-il?

Cette lettre résume un programme de recherche entrepris par ce laboratoire et d’autres centres de recherche depuis plusieurs décennies. Les chercheurs disent qu’ils étaient intéressés à réévaluer comment les méthodes de culture cellulaire et d’organe pourraient être appliquées à la croissance des spermatozoïdes en laboratoire. La recherche a commencé il y a presque un siècle, en se concentrant sur la méiose, qui est le type de division cellulaire nécessaire à la reproduction sexuée.

Dans les années 1960, la culture des testicules avait évolué vers un stade où la production de spermatozoïdes pouvait atteindre un stade très précoce de la méiose (stade du pachytène) avant la division des chromosomes. Mais la recherche n’était pas allée plus loin. Après cela, les chercheurs ont examiné les méthodes de culture cellulaire pour voir si la division cellulaire pourrait progresser davantage, en utilisant des techniques spéciales. En l’an 2000, il était possible d’observer le processus de division cellulaire entier nécessaire pour former le sperme dans les cellules du rat.

Cette nouvelle recherche prend ce qui a été appris de tous ces efforts antérieurs et, en utilisant les meilleures techniques à partir de ceux-ci, a continué à développer de nouveaux types de milieux de croissance, mélanges dans lesquels les spermatozoïdes fragiles peuvent croître. Les chercheurs donnent un rapport détaillé de ce qu’ils ont fait pour que d’autres puissent répéter et tester les procédures plus loin. Comme la nature de ce type de recherche importante, chaque petite étape aidera à atteindre l’objectif de la croissance des spermatozoïdes avec succès dans le laboratoire.

Qu’est-ce que la recherche implique?

Le programme de recherche était composé de plusieurs parties. Les chercheurs ont utilisé des souris transgéniques spécialement élevées pour porter le gène GFP. Ce gène rend les spermatozoïdes porteurs de protéines marqueurs fluorescents. Cela a permis aux chercheurs de suivre les progrès de la croissance du sperme. Les jeunes souris utilisées pour les expériences de culture étaient âgées de 12 heures à 11 jours.

De petits morceaux de tissu testiculaire (d’environ 1-3 mm de diamètre) ont été prélevés sur les souris et cultivés sur des nutriments spéciaux. Tous les 3-7 jours, ils ont été examinés sous un microscope qui a illuminé les marqueurs fluorescents, montrant l’étendue de l’expression de la GFP dans chaque tissu. Les chercheurs pourraient alors mesurer l’étendue de la production de sperme en cours.

Certains tissus ont également été prélevés pour d’autres examens histologiques et immunohistologiques au microscope. Différents milieux de croissance, des mélanges liquides conçus pour soutenir la croissance des cellules, ont été utilisés à différentes étapes. Lorsque les spermatozoïdes étaient prêts, après environ 42 jours, les chercheurs ont soigneusement récupéré le spermatozoïde précoce délicat du tissu testiculaire. Ils ont ensuite injecté un seul spermatozoïde dans un ovule, en utilisant une technique appelée injection intracytoplasmique de spermatozoïdes (ICSI), qui est similaire à une procédure de FIV utilisée chez l’homme. Ils ont également utilisé une autre technique de FIV appelée injection de spermatides rondes (ROSI) dans laquelle des spermatozoïdes moins développés qui avaient été cultivés pendant 23 jours ont été injectés.

Les chercheurs ont également testé la capacité du tissu testiculaire à résister au gel, car cela permettrait d’améliorer l’utilité clinique de la procédure de traitement de certains types d’infertilité chez l’homme. Des fragments de tissus testiculaires ont été immergés dans des produits chimiques protecteurs pendant plusieurs heures ou pendant une nuit, puis stockés dans de l’azote liquide. Plus tard, le tissu a été décongelé à température ambiante, cultivé davantage et le sperme a été utilisé pour la procédure ICSI à nouveau.

Les chercheurs ont ensuite observé les descendants de souris résultants jusqu’à ce qu’ils se reproduisent naturellement à nouveau.

Quels ont été les résultats de base?

Les chercheurs affirment que la production de sperme, la croissance des spermatozoïdes et la méiose font partie de l’un des «processus les plus complexes et les plus longs … du corps». Ils disent que tout le processus n’a jamais été reproduit au laboratoire auparavant, sauf chez les poissons.

Dans leurs expériences, ils ont montré qu’il était possible de maintenir la croissance et le développement des spermatozoïdes dans le tissu testiculaire de la souris, et que le sperme obtenu avait pour résultat une progéniture saine utilisant une technique de FIV. Ces progénitures étaient elles-mêmes fertiles.

Parmi les 35 ovules inséminés par l’ICSI, 17 se sont développés au stade embryonnaire à deux cellules, 10 ont été implantés correctement dans l’utérus et cinq souris (deux mâles et trois femelles) sont nées.

Les chercheurs ont également réussi à utiliser le sperme pour la FIV après la congélation et la décongélation du tissu. La congélation est similaire à ce qui pourrait se produire si la technique était utilisée pour maintenir la fertilité chez les humains traités avec une chimiothérapie qui détruisait la production de sperme instabilité.

Comment les chercheurs ont-ils interprété les résultats?

Les chercheurs affirment avoir démontré que dans les conditions de culture d’organes en laboratoire, ils peuvent montrer le processus complet de développement du sperme artificiel chez la souris.

Ils disent que si les résultats actuels peuvent être étendus à d’autres espèces, en utilisant des raffinements qu’ils croient possibles, alors les mécanismes moléculaires de la production de spermatozoïdes peuvent être clarifiés. Ils disent que cela conduira au développement de nouvelles techniques diagnostiques et thérapeutiques pour l’infertilité masculine.

Conclusion

Il s’agit d’une recherche de laboratoire révolutionnaire qui met en évidence le temps nécessaire pour développer de nouvelles techniques et la complexité de ces innovations dans le traitement de l’infertilité.

Les chercheurs ont soigneusement décrit les méthodes qu’ils utilisaient, permettant ainsi à d’autres chercheurs de les suivre. Il y a quelques avertissements si cette technique doit être appliquée aux humains:

Le succès de la technique dépend des molécules de signalisation libérées par les spermatozoïdes et les tissus environnants. On ne sait pas exactement comment ces molécules fonctionnent.

La fertilité de la progéniture n’est pas une mesure précise de la santé générale. Plus de tests sur les souris nées après cette procédure seront nécessaires pour s’assurer qu’ils sont entièrement sains.

Des effets indésirables connus sous le nom d ‘«effets épigénétiques» peuvent se produire lorsque les cellules sont maintenues en culture. Ces facteurs non génétiques peuvent faire en sorte que les gènes de l’organisme se comportent (ou «s’expriment») différemment. Des changements génétiques ou épigénétiques subtils pourraient encore se produire ici et affecter le bien-être des générations suivantes.

De toute évidence, davantage de recherches seront nécessaires pour résoudre les problèmes de sécurité et tester la technique chez d’autres mammifères avant de pouvoir l’utiliser pour les humains.