Comment le stress réduit la motilité des spermatozoïdes en modifiant les mitochondries

Une nouvelle étude montre comment le stress augmente la motilité des spermatozoïdes grâce à des changements mitochondriaux et épigénétiques.

Étude: Le stress augmente la respiration et la motilité des spermatozoïdes chez les souris et les hommes. Source de l’image : Rost9 / Shutterstock.com

Dans une étude récente publiée dans Communication naturelle, Les chercheurs étudient les effets du stress perçu sur la motilité et la maturation des spermatozoïdes.

Il a été démontré que le stress augmente la motilité des spermatozoïdes chez l’homme après deux à trois mois. Chez la souris, le stress induit une régulation différentielle des gènes et modifie la composition des vésicules extracellulaires (EV), ce qui entraîne ensuite une altération de l’activité et de la motilité des mitochondries des spermatozoïdes.

Stress et fertilité

Le stress affecte la capacité de reproduction à long terme ; Cependant, les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents responsables de l’impact du stress sur la fertilité restent flous. Il existe des preuves qu’un stress prolongé induit une allostasie, un processus dans lequel les modifications de la fonction cellulaire liées au stress persistent même après la fin du stress.

Les cellules épithéliales de l’épididyme (CEE) chez les hommes sécrètent des facteurs et des véhicules électriques porteurs de marchandises qui sont cruciaux pour la maturation des spermatozoïdes. Des recherches antérieures suggèrent que les changements liés au stress dans les EV sécrétés par la CEE influencent la composition et la fertilité des spermatozoïdes.

Le récepteur des glucocorticoïdes (GR), qui joue un rôle central dans les réponses au stress, influence les processus mitochondriaux et transcriptionnels. Dans la présente étude, les chercheurs étudient comment le stress altère la fonction des spermatozoïdes par le biais de voies métaboliques et mitochondriales, impliquant particulièrement la GR. Les chercheurs étudient également les effets du stress perçu auparavant sur la motilité des spermatozoïdes chez les hommes.

À propos de l’étude

Au total, 34 hommes en bonne santé âgés de 18 à 35 ans ont été recrutés via les réseaux sociaux et des dépliants de l’Université du Colorado et de la région métropolitaine de Denver. Les participants à l’étude ont été examinés en fonction de leurs antécédents médicaux et exclus sur la base de critères spécifiques, notamment la consommation de médicaments psychotropes, l’abus de drogues et les anomalies du sperme.

Tous les participants ont effectué des évaluations, notamment l’échelle de stress perçu (PSS), et ont fourni des échantillons de sperme après deux jours. abstinence Période. Les échantillons de sperme ont été traités conformément aux recommandations de l’Organisation mondiale de la santé (OMS) et analysés à l’aide d’un analyseur de sperme informatisé. Une modélisation à effets mixtes a été utilisée pour évaluer la relation entre la vitesse des spermatozoïdes et le stress perçu précédemment.

Pour in vitro Dans des expériences, des cellules épithéliales épididymaires distales de souris immortalisées (DC2) ont été cultivées et traitées avec de la corticostérone. Le sperme et les EV ont été isolés de souris mâles et incubés ensemble.

Un clivage et une libération ciblés à l’aide d’un isolement de nucléase (CUT&RUN) et d’acide ribonucléique (ARN) ont été réalisés pour examiner l’expression des gènes et les modifications de la chromatine. La respirométrie a été réalisée pour déterminer les taux de consommation d’oxygène dans les cellules DC2 et les spermatozoïdes.

L’activité enzymatique du complexe I a été mesurée pour évaluer la fonction mitochondriale. L’immunotransfert occidental a été utilisé pour l’analyse des protéines, tandis que la microscopie électronique à transmission a permis la visualisation des structures mitochondriales.

La mise en aveugle et la randomisation ont été utilisées à la fois dans la cohorte humaine et dans la cohorte in vitro Tests sur les animaux pour réduire les biais. Divers outils bioinformatiques et méthodes statistiques ont été utilisés pour analyser les données.

Résultats de l’étude

Le volume, la concentration et la motilité des spermatozoïdes n’ont pas changé de manière significative chez l’homme. Le PSS trois mois avant la collecte des spermatozoïdes était positivement associé à la vitesse orbitale moyenne (VAP), à la vitesse curviligne (VCL) et à la vitesse en ligne droite (VSL). Un PSS plus élevé à ce moment-là était en corrélation avec une augmentation des valeurs de motilité des spermatozoïdes, alors que le PSS au moment de la collecte et au cours des deux mois précédents ne montrait aucune différence significative.

In vitroplus de la moitié des sites de liaison de H3K27me3, un répresseur transcriptionnel sensible au stress, étaient situés à proximité des promoteurs du gène, avec 7 282 régions présentant des modifications dans H3K27me3. Les sites de liaison ont été associés à des gènes impliqués dans l’organisation et le métabolisme des mitochondries, ce qui suggère qu’un stress antérieur pourrait influencer la maturation des spermatozoïdes par le biais de changements persistants dans la régulation des gènes.

Au total, 11 modules génétiques et 272 gènes différentiellement exprimés ont été identifiés, le module lié à la fonction mitochondriale étant fortement corrélé avec un traitement antérieur à la corticostérone. Le traitement à la corticostérone a réduit la respiration mitochondriale basale et la production d’adénosine triphosphate (ATP) dans les CEE tout en augmentant l’ultrastructure orthodoxe mitochondriale.

Des changements dans la localisation du GR ont été observés, ainsi qu’une diminution du GR nucléaire, une augmentation du GR mitochondrial et une altération de la respiration des spermatozoïdes. L’injection de substrat a montré une diminution de la respiration pour les substrats du complexe I dans les CEE post-corticostérone.

Les EV des CEE traitées à la corticostérone étaient plus petits et augmentaient la respiration mitochondriale des spermatozoïdes et les taux de production d’ATP. L’exposition aux véhicules électriques provenant des CEE traités à la corticostérone a amélioré les paramètres de motilité des spermatozoïdes, notamment la vitesse de rotation, la VAP et la VSL, sans affecter le pourcentage global de motilité.

Conclusions

Les résultats de l’étude montrent un lien dépendant du temps entre le stress précédemment perçu et les fonctions cruciales des spermatozoïdes. Les véhicules électriques ont également été identifiés comme d’importants communicateurs intercellulaires ayant des applications thérapeutiques potentielles pour améliorer la fonction des spermatozoïdes. Plusieurs autres processus moléculaires importants ont été associés à l’allostasie, en particulier les changements mitochondriaux et épigénétiques induits par le stress.

Prises ensemble, ces observations suggèrent que la gestion du stress peut être un élément essentiel dans l’amélioration des résultats en matière de reproduction chez les hommes, soulignant la nécessité d’une approche holistique de l’évaluation et du traitement de la fertilité.