Article de recherche

Détérioration dépendante du temps de la motilité du spermatozoïde et de l’intégrité de l’ADN lors d’une exposition prolongée au sperme

DOI :

10.3791/71515

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7 août 2026

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1University Hospitals Fertility Center

Dans cet article

Résumé

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La fragmentation de l’ADN spermatique a augmenté et la motilité a fortement diminué avec une exposition prolongée au sperme après l’éjaculation. Sur 14 échantillons normaux, la fragmentation de l’ADN a augmenté de 5,5 %, 11,5 % et 16,1 % à 1 h, 2 h et 4 h respectivement, tandis que la motilité diminuait. Ces résultats permettent de minimiser les délais de collecte et de traitement du sperme hors site.

Résumé

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La fragmentation de l’ADN des spermatozoïdes est connue pour être préjudiciable à la qualité des spermatozoïdes, ce qui peut avoir un impact négatif sur les cycles de la technologie de procréation assistée (ART). L’examen de la fragmentation de l’ADN spermatique (SDF) dans le liquide séminal au fil du temps peut fournir un éclairage sur les effets d’une exposition prolongée au sperme sur l’intégrité de l’ADN du spermatozoïde. Dans cette étude préliminaire, un test SDF a été réalisé à différents moments pour simuler les conditions de collecte de sperme hors site en utilisant le test de dispersion de la chromatine spermatique sur 14 échantillons normaux de sperme. L’analyse statistique des pourcentages de fragmentation de l’ADN sur la durée du test a montré qu’une stagnation prolongée du liquide séminal de l’éjaculation à l’analyse du sperme augmentait significativement la fragmentation de l’ADN. La motilité moyenne des spermatozoïdes a été significativement réduite de 7,4 % à 1 h, 14,5 % à 2 h et 18,7 % à 4 h, et la FDS moyenne a été significativement augmentée de 5,5 % à 1 h, 11,5 % à 2 h et 16,1 % à 4 h après la collecte de sperme. Cette diminution de la qualité du sperme au fil du temps peut influencer les protocoles des cliniques de fertilité lorsqu’il s’agit de la préparation du sperme pour les cycles ART, en particulier lorsque la collecte du sperme se fait hors site depuis le laboratoire d’andrologie. Les laboratoires peuvent envisager d’établir un seuil de temps acceptable pour la réception du sperme provenant de la collecte hors site.

Introduction

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L’Organisation mondiale de la santé (OMS) identifie qu’une personne sur six, soit 17,5 % de la population mondiale, est en phase d’infertilité à un moment donné deleur vie 1. Environ 20 % des cas d’infertilité ont un seul diagnostic d’infertilité masculine, avec 30 à 40 % supplémentaires ayant un facteur masculin comme diagnosticsecondaire 2. Même chez les hommes en bonne santé, les paramètres séminaux peuvent varier considérablement d’un individu à l’autre, notamment des fluctuations de concentration, de motilité, de morphologie etde vitalité 3. Il est donc important de comprendre les facteurs spécifiques qui compromettent la fertilité masculine afin de fournir un traitement approprié en milieu clinique.

Un domaine de recherche en développement est l’effet de l’intégrité de l’ADN des spermatozoïdes sur les cycles 4,5,6,7,8,9,10,11,12,13. Le manuel de laboratoire de l’OMS pour l’examen et le traitement du sperme humain, 5e édition, indique que la fragmentation de l’ADN spermatique (SDF) (soit par rupture simple ou double brin) peut affecter le développement embryonnaire, l’implantation et les résultats de la grossesse14. Muriel et al. ont réalisé une analyse de la SDF et ont constaté qu’une augmentation de la SDF entraînait des taux de fécondation altérés, de la qualité embryonnaire et des taux d’implantation dans les cyclesART 10. Cependant, une meilleure compréhension de ce qui cause la fragmentation de l’ADN est nécessaire.

Des études antérieures rapportent que le stress oxydatif peut entraîner une diminution de la motilité des spermatozoïdes, une altération de la production et de la fonction enzymatique, et, surtout, des dommages àl’ADN 8. Ces dommages à l’ADN peuvent inclure, sans s’y limiter, des délétions géniques, des traductions erronées et la SDF. Les tests SDF sont actuellement utilisés pour évaluer l’intégrité de l’ADN des spermatozoïdes. Bien que des études aient corrélé la cryopréservation, la manipulation des milieux et le stress oxydatif avec la SDF, peu de choses sont connues sur la SDF entre l’éjaculation et l’analyse 4,5. C’est une période critique dans la durée de vie des spermatozoïdes, compte tenu de la prévalence croissante des collectes de spermatozoïdes à domicile pour la préparation du sperme lors des cyclesART 15. Les collectes à domicile sont devenues de plus en plus populaires pendant la pandémie de COVID-19, car elles limitent le contact direct avec le patient et augmentent le confort et la commodité. Cependant, il n’existe pas de directives spécifiques suggérant un moment optimal entre l’éjaculation et l’analyse pour les collectes à domicile. Ainsi, l’objectif principal de notre étude était de comprendre si la SDF évolue au fil du temps dans un fluide séminal stagnant et si ces changements peuvent être pertinents pour la manipulation des échantillons ART.

Protocole

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L’étude a été réalisée conformément à la Déclaration d’Helsinki et approuvée par le Conseil d’Éthique des Hôpitaux Universitaires (STUDY20201371). Un consentement éclairé a été obtenu de tous les sujets impliqués dans l’étude. Quatorze échantillons de sperme ont été prélevés parmi des patients d’un seul centre universitaire de fertilité dans le nord-est de l’Ohio. Tous les échantillons analysés dans cette expérience ont été prélevés sur place dans notre installation. Un test de dispersion de la chromatine spermatique a été réalisé sur des échantillons de sperme par un andrologue pleinement formé, conformément aux instructions du fabricant, afin de minimiser les variations interpersonnelles. Avec ce kit, des spermatozoïdes intacts, non fixés, frais étaient immergés dans un microgel d’agarose inerte sur une lame prétraitée, puis refroidis à 4 °C pendant 5 minutes pour solidifier le microgel. Un traitement initial à l’acide a été utilisé pour dénaturer l’ADN des spermatozoïdes avec de l’ADN fragmenté, et une solution tampon de lyse a été appliquée pour éliminer les protéines nucléaires. Après lavage à l’eau distillée, les lames étaient déshydratées dans des solutions d’éthanol classées puis séchées à l’air. Lorsqu’ils sont visualisés à la microscopie optique après coloration avec les solutions de coloration fournies par le kit, les spermatozoïdes sans fragmentation ont montré des nucléoïdes avec un grand halo de dispersion (supérieur à un tiers du diamètre du noyau), tandis que les spermatozoïdes à fragmentation ont montré un petit halo (moins d’un tiers du diamètre du noyau) ou l’absence d’halo. Le pourcentage de spermatozoïdes fragmentés par l’ADN était calculé comme le nombre de spermatozoïdes fragmentés et dégradés, exprimé en pourcentage. Un total de 300 spermatozoïdes ont été comptés sur une lame et ont été classés comme ayant un halo de dispersion grand ou moyen, ou comme étant en absence d’un halo de dispersion. Ce décompte a été reproduit deux fois pour évaluer la variabilité technique, et les deux décomptes ont été moyennés. La sensibilité diagnostique et la spécificité du kit sont de 93 %, et les témoins positifs et négatifs ont été inclus dans chaque expérience. Les échantillons de sperme ont été évalués à 0, 1, 2 et 4 h (0 h était défini comme 15 minutes après la période de liquéfaction à 37 °C) et maintenus à température ambiante (22–25 °C).

Une analyse de motilité supplémentaire a été réalisée sur chaque échantillon à 0, 1, 2 et 4 heures. L’évaluation de la motilité a été réalisée par un andrologue expérimenté via un protocole de comptage utilisant une chambre de comptage jetable. Trois cents spermatozoïdes mobiles ont été comptés par grille, et le décompte a été reproduit deux fois. Une concentration moyenne de spermatozoïdes mobiles a été calculée à partir des deux décomptes reproduits.

Des analyses statistiques ont été réalisées à l’aide d’ANOVA à mesures répétées pour comparer chaque groupe de temps. Lorsqu’un effet global significatif a été détecté, le test de différence honnêtement significative (HSD) de Tukey a été appliqué pour des comparaisons par paires après coup. Une valeur p < 0,05 a été considérée comme statistiquement significative. Les informations détaillées sur les matériaux sont résumées dans le tableau des matériaux.

Résultats

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Pour évaluer l’impact d’une exposition prolongée au sperme sur la motilité des spermatozoïdes et la fragmentation de l’ADN, un total de 14 échantillons de patients normozoospermiques ont été analysés à quatre moments après la collecte. Les échantillons analysés ont été considérés comme « normaux » selon les paramètres d’analyse du sperme selon la5e édition14 de l’OMS. Tous les échantillons ont été prélevés sur place dans notre Centre de fertilité afin d’optimiser la précision des paramètres d’analyse à chaque moment. L’âge moyen des patients était de 35,4 ans (24–45 ans). Les résultats initiaux du paramètre spermatique du groupe ont donné un volume de sperme moyen de 3,7 mL, une concentration moyenne de 42,2 millions/mL, une motilité moyenne de 46,9 %, une morphologie normale moyenne de 4 % et des globules blancs négatifs pour tous les échantillons par test qualitatif (Tableau 1).

Une diminution progressive de la motilité des spermatozoïdes a été observée au fil du temps. Comparé à la base (0 h), la motilité moyenne des spermatozoïdes a diminué de 7,4 % (plage 3–16 %) à 1 heure, de 14,5 % (fourchette 4–31 %) à 2 heures, et de 18,7 % (fourchette 8–37 %) à 4 heures. La motilité des spermatozoïdes a progressivement diminué au fil du temps, passant de 58,6 % au départ à 42,5 % après 4 heures d’exposition (Figure 1). Dans l’ensemble, la réduction de la motilité à travers les moments temporels était statistiquement significative (p = 0,0001585). Parallèlement, la SDF a augmenté de manière significative avec une incubation prolongée dans le plasma séminal. La FDS moyenne est passée de 15,6 % au départ à 21,1 % à 1 h, 27,1 % à 2 h et 31,7 % à 4 h. Par rapport à la ligne de base, la SDF a augmenté de 5,5 points de pourcentage (fourchette de 4 à 8 points de pourcentage) à 1 h, de 11,5 points de pourcentage (fourchette 8 à 16 points de pourcentage) à 2 heures, et de 16,1 points de pourcentage (fourchette 13 à 22 points de pourcentage) à 4 heures. Des augmentations statistiquement significatives de la SDF ont été détectées à tous les moments suivants par rapport à la ligne de base, y compris 1 h (p = 0,021129), 2 h (p < 0,00001) et 4 h (p = 0,000018) (Tableau 2).

DISPONIBILITÉ DES DONNÉES
Les données de motilité au niveau du patient et de FDS utilisées pour l’analyse sont fournies dans le tableau complémentaire S1.

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Figure 1. Changement de la motilité des spermatozoïdes au fil du temps après l’éjaculation. La motilité du spermatozoïde a été évaluée au départ et après 1h, 2h et 4 h d’exposition au sperme. La motilité a progressivement diminué avec l’augmentation du temps d’exposition. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

ParamètreMoyenneÉcart-type
Âge du patient35,4 (plage, 24–45 ans)6.22
Volume de sperme3,7 mL2.18
Concentration42,2 millions/mL33.45
Motilité46.9%18.77
Globules blancsNégatif (tous)—
Morphologie4.0%0.77

Tableau 1 : Caractéristiques de base du sperme des échantillons de l’étude. Les paramètres du sperme ont été enregistrés après liquéfaction et avant une évaluation dépendante du temps de la fragmentation et de la motilité de l’ADN du sperme.

Temps0 h1 h2 h4 h
Réduction moyenne de la motilité des spermatozoïdes à partir de 0 h*—-7.4%-14.5%-18.7%
SDF moyenne15.6%21.1%27.1%31.7%
Écart-type5.28%5.27%5.31%4.80%
Valeur p vs. 0 h—p = 0,021129p < 0,00001p = 0,000018
*ANOVA à mesures répétées avec comparaisons post hoc Tukey HSD.

Tableau 2 : Changements dépendants du temps dans la fragmentation et la motilité de l’ADN des spermatozoïdes. La fragmentation et la motilité de l’ADN spermatique ont été évaluées au départ et après 1h, 2 h et 4 h d’exposition au sperme. Les valeurs sont présentées telles que rapportées par les auteurs, avec des comparaisons statistiques effectuées par rapport à la ligne de base.

Tableau supplémentaire S1. Différence de motilité des spermatozoïdes au niveau patient et valeurs de l’indice de fragmentation de l’ADN des spermatozoïdes. Les valeurs sont exprimées sous forme de proportions ; multipliez par 100 pour convertir en pourcentages. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

Discussion

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Dans les échantillons inclus dans cette expérience, la SDF a augmenté au fil du temps, tandis que la motilité diminuait sur la même période. Cela suggère que l’intégrité de l’ADN des spermatozoïdes peut diminuer lorsque le liquide séminal reste stagnant plus longtemps entre l’éjaculation et l’analyse ou le traitement. Augmenter le temps où les échantillons restaient stagnants avant l’analyse peut avoir augmenté l’exposition à des conditions associées au stress oxydatif. Comme déjà discuté, le stress oxydatif peut nuire à la qualité de l’ADN des spermatozoïdes, entraînant des niveaux élevés de fragmentationde l’ADN 6,8,13. Les résultats de cette étude pourraient influencer la gestion du sperme lors des cycles ART.

Tout d’abord, il peut être utile pour les cliniques d’ajouter ce test aux paramètres traditionnels d’analyse du sperme afin d’assurer la qualité de l’ADN du sperme avant d’utiliser le spermatozoïde lors des cycles ART. L’optimisation de la qualité des spermatozoïdes peut être associée à de meilleurs résultats, tels qu’un nombre plus élevé d’embryons congelés, des taux d’euploïdie accrus et des taux plus élevés de grossesses positives et de naissances vivantes, comme rapporté dans des étudesprécédentes 16.

Deuxièmement, ces résultats offrent un aperçu des effets de la collecte de sperme à domicile sur les résultats de l’ART. Pendant la pandémie de COVID-19, de nombreuses cliniques ont commencé à utiliser la collecte de sperme à domicile comme option plus sûre pour les patientsde 15 à 17 ans. À mesure que les cabinets ont commencé à effectuer ce changement, les patients ont eu la possibilité non seulement de réduire l’exposition au COVID, mais aussi de réaliser la collecte dans l’intimité de leur domicile. Cependant, nos résultats suggèrent que ces changements de pratique peuvent impliquer des compromis liés à la qualité du spermatozoïde et potentiellement aux résultats de la TAR.

Des études antérieures sur les kits de prélèvement à domicile ont montré de fortes fluctuations des résultats d’analyse du sperme chez les hommes ayant des diagnostics variés de facteurs masculins, et chez les hommes produisant généralement des échantillons de sperme « normaux» 18. Cette fluctuation peut être due à la stagnation du sperme lors du transport du domicile à la clinique, notamment lors de l’expédition d’échantillons de sperme pendant la nuit dans certains cas. D’autres études confirment notre résultat selon lequel la SDF augmente rapidement dans les 3 à 4 heures d’incubation à 5 % de CO2 à 37 °C après la préparation du spermatozoïde, soit dans le spermatozoïde19 congelé/décongelé, soit dans lespermatozoïde frais 20, suggérant que le spermatozoïde doit être utilisé le plus rapidement possible après la préparation du spermatozoïde pour l’ART.

Kerdtawee et al. ont réalisé une méta-analyse de l’effet de la localisation de la collecte de sperme sur les paramètres du sperme et les résultats de fertilité. Bien qu’ils n’aient montré aucune différence significative entre les échantillons prélevés à domicile et ceux en clinique, ils ont noté une hétérogénéité significative entre les études analysées, dont la plupart étaient des étudesobservationnelles 16. Il est important de noter que ces études n’avaient pas non plus de calendrier contrôlé pour le retour des échantillons à domicile en clinique et analysés. Les données analysées dans cette étude ont cependant permis une analyse contrôlée de la fragmentation de l’ADN sur plusieurs périodes, offrant une plus grande précision et cohérence dans les résultats expérimentaux.

Bien que la collecte à domicile puisse être une option pour certains patients, comprendre le taux de SDF peut aider à élaborer des lignes directrices pour identifier les patients pour lesquels la collecte à domicile peut nuire aux résultats de la TAR. Une revue systématique et une méta-analyse de Christoforaki et al. ont révélé que le potentiel de réduction oxydative dans le liquide séminal affecte négativement l’infertilitémasculine 21. Les paramètres analysés incluent la concentration de spermatozoïdes, le nombre de spermatozoïdes, la motilité et la morphologie, tous affectés de manière défavorable par un potentiel de réduction oxydative plus élevé, démontrant que la qualité des spermatozoïdes peut être influencée par le stress oxydatif.

Les points forts de cette étude incluent sa nouveauté, car peu d’études ont évalué les changements de SDF dépendants du temps lors d’une exposition prolongée à un liquide séminal. Cette étude a également été réalisée dans un cadre contrôlé avec un groupe relativement homogène d’hommes sans pathologie séminale sous-jacente. Cependant, cette étude a été limitée à un petit échantillon de 14 patients. D’autres expériences devraient être réalisées afin de maximiser la confiance dans les données collectées et les remarques concluantes.

Des recherches supplémentaires devraient également étudier les variables pouvant influencer les taux de SDF, notamment pour mieux comprendre les facteurs qui contribuent au maintien de la qualité des spermatozoïdes. Quelques facteurs à prendre en compte incluent, sans s’y limiter, la manipulation des milieux utilisés lors de la préparation du sperme, la température des conditions de transport du domicile à la clinique, les méthodes de cryopréservation et les conditions sous-jacentes des patients masculins. Obtenir une compréhension complète des facteurs qui contribuent à la SDF permettra finalement aux cliniques d’optimiser leurs recommandations et d’éclairer mieux leurs décisions lors de l’établissement de protocoles pour le traitement des patients recevant un ART.

La détérioration observée de la qualité du sperme a révélé un schéma clairement dépendant du temps, caractérisé par une diminution de la motilité et une augmentation de la fragmentation de l’ADN lors d’une exposition prolongée au liquide séminal. Notamment, la détérioration la plus marquée est survenue après 2 à 4 heures de stockage, lorsque la SDF a dépassé 30 %, et que la motilité a diminué de près d’un cinquième par rapport à la ligne de base. Ces résultats indiquent que les délais entre l’éjaculation et le traitement du sperme peuvent affecter négativement l’intégrité fonctionnelle des spermatozoïdes et soulignent l’importance de minimiser les temps de transport et de manipulation des échantillons prélevés hors site pour les procédures de procréation assistée. Les laboratoires d’Andrologie peuvent envisager d’établir et de communiquer un seuil de temps acceptable aux patients pour la réception du sperme provenant de prélèvements hors site, notamment dans le cadre de la préparation à l’IUI ou à la FIV. Le temps entre l’éjaculation et l’analyse et/ou la préparation du sperme doit être pris en compte concernant la SDF, en particulier lorsque la collecte a lieu hors site du laboratoire d’andrologie pour l’ART.

En raison des limites de la petite taille d’échantillon de cette étude, les études futures devraient évaluer l’effet d’une exposition prolongée au sperme sur la SDF dans un éventail plus large de catégories de qualité du sperme, y compris des échantillons d’hommes présentant des paramètres anormaux du sperme. De plus, des essais contrôlés randomisés prospectifs sont nécessaires pour déterminer si les augmentations dépendantes du temps de la SDF se traduisent par des différences cliniquement significatives dans les résultats de la TAR, notamment la fécondation, le développement embryonnaire, l’implantation, la grossesse, la fausse couche et les taux de naissance vivante.

Déclarations de divulgation

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Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à déclarer.

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
ANOVA CalculatorStatistics KingdomAnalyse statistique
https://www.statskingdom.com/fr/anova_manova.html
Halosperm G2HalotechHT-HSG2Kit de diagnostic in vitro pour mesurer la fragmentation de l'ADN des spermatozoïdes
https://halotechdna.com/fr/producto/halosperm-g2/
MicrocellVitrolife15423Chambre de comptage jetable pour l'analyse du sperme
https://www.vitrolife.com/products/sperm-processing/microcell--accessories/
Contrôle de qualité pour bandelettes de test WBC/pHMedical Electronic SystemsA-CA-01752-00Contrôle positif et négatif pour les bandelettes de test QwikCheck WBC
https://mes-global.com/products/semen-analysis-validation-kits/qwikcheck-test-kits/qwikcheck-wbc-ph-test-strips-quality-control/
Bandelettes de test QwikCheck WBC/pHMedical Electronic Systems0700Déterminer les leucocytes (WBC) dans le sperme
https://mes-global.com/products/semen-analysis-validation-kits/qwikcheck-test-kits/

Références

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