ARTICLE
On estime à près de 10 % la fréquence du phénotype
d'infertilité masculine dans la population humaine [1]. L'existence
d'anomalies chromosomiques et de cas familiaux montre qu'un défaut
génétique peut être à l'origine de certains
cas d'infertilité [2-4]. Mises à part les azoospermies obstructives
ou excrétoires, la stérilité sécrétoire,
par déficit primaire dans la production de spermatozoïdes,
touche environ 2 % des hommes dans le monde et, dans un nombre non négligeable
de cas, une cause génétique peut être avancée.
Même si, le plus souvent, l'origine de l'anomalie n'est pas identifiée,
plusieurs régions du génome sont candidates, particulièrement
sur le chromosome Y en raison de l'existence d'anomalies cytogénétiques
spécifiques (aneuploïdies, délétions, microdélétions,
translocations...) liées à la stérilité masculine
[5-21]. Cet article présente une analyse des données actuelles
concernant le contrôle génétique de la spermatogenèse
en précisant le rôle des gènes portés par le
chromosome Y et l'implication d'un nombre croissant d'autres gènes,
autosomiques ou liés à l'X, connus grâce aux modèles
animaux.
Le chromosome Y
L'origine du chromosome Y
Les mammifères ont un système chromosomique XX/XY dans
lequel le chromosome Y est indispensable pour le développement
correct des fonctions masculines. En effet, ce chromosome porte le gène
SRY impliqué dans le déterminisme du sexe et également
plusieurs gènes importants pour la spermatogenèse [22-24].
D'un point de vue évolutif, les études comparatives des
chromosomes X et Y suggèrent que le chromosome Y a été
homologue au chromosome X. Les petits chromosomes ancestraux X et Y ont
été ensuite modifiés par la combinaison de plusieurs
mécanismes : l'addition de gènes autosomiques, de multiples
recombinaisons et une « usure » des gènes du chromosome
Y [23]. Cette évolution des chromosomes sexuels expliquerait la
présence des parties télomériques communes aux deux
chromosomes et présenterait les deux régions pseudo-autosomiques
comme des reliques de cette homologie.
L'organisation du chromosome Y
Chez l'homme, le chromosome Y représente seulement 2 à
3 % du génome et se compose largement de séquences répétées
(gènes, pseudo-gènes, séquences rétrovirales
endogènes). Le chromosome Y est un chromosome télocentrique
qui contient un bras court (Yp) et un bras long (Yq) séparés
par une région centromérique essentielle pour la ségrégation
chromosomique. Des études cytogénétiques ont permis
d'identifier trois régions : les régions pseudo-autosomiques
(PAR1 et PAR2), la région euchromatique et la région hétérochromatique
(figure 1).
Les régions pseudo-autosomiques correspondent aux régions
du chromosome Y qui s'apparient au chromosome X durant la méiose
et entraînent des échanges de matériel génétique
à la suite de crossing-over. Ainsi les gènes localisés
dans les régions PAR1 et PAR2 se comportent, en génétique
formelle, comme des gènes autosomiques. Cependant la grande majorité
du chromosome (95 %) est spécifique du chromosome Y (non recombining
Y ou NRY). Cette région représente la seule région
génomique haploïde du génome humain. Elle contient
l'hétérochromatine et aussi l'euchromatine de ce chromosome.
L'hétérochromatine est supposée inerte génétiquement
et composée principalement de deux familles de séquences
hautement répétées, DYZ1 et DYZ2, contenant respectivement
environ 5 000 et 2 000 copies chacune. En revanche, la région euchromatique
Y, si elle contient aussi de nombreuses séquences hautement répétées,
renferme également des gènes impliqués dans le déterminisme
du sexe, le contrôle de la taille, la spermatogenèse, la
formation de gonadoblastome ou encore des gènes dont la délétion
entraîne des symptômes turneriens.
Chromosome Y et fonctions masculines
Plusieurs gènes portés par le chromosome Y sont supposés
avoir des fonctions spécifiquement masculines comme le déterminisme
sexuel et la spermatogenèse. Tout d'abord, le gène SRY (sex
determining region Y chromosome) impliqué dans le déterminisme
sexuel masculin est localisé à environ 5 kb de la frontière
pseudo-autosomique [22]. Des délétions ou des mutations
ponctuelles de ce gène ont expliqué environ 20 % des cas
de réversion du sexe chez des femmes 46,XY. À l'inverse,
le gène SRY est transloqué sur le chromosome X paternel
d'environ 90 % des hommes 46,XX [22].
C'est principalement sur le bras long du chromosome Y que se trouvent
les gènes nécessaires à la spermatogenèse
et candidats pour l'infertilité masculine d'origine génétique.
En effet, dans les années 1970, des réarrangements importants
du chromosome Y ont été observés dans le caryotype
d'hommes atteints d'azoospermie sécrétoire [5]. Les anomalies
décrites comprenaient une délétion de la majeure
partie du bras long du chromosome Y, facilement repérable par la
perte de la fluorescence terminale. Ces observations établies sur
de nombreux patients ont conduit à l'hypothèse de l'existence
d'un facteur, nommé AZF pour AZoospermia Factor, indispensable
à la spermatogenèse et codé par un ou des gènes
portés par le chromosome Y [5].
Au cours de ces dernières années, les progrès de
la biologie moléculaire ont permis de développer des sondes
spécifiques du chromosome Y, et de délimiter ses différentes
régions. En avril 1997, le troisième congrès international
consacré au chromosome Y a permis d'établir une nouvelle
carte intégrée de marqueurs anonymes (sequence tagged
sites ou STS). Cet outil permet une analyse rapide, efficace et relativement
précise du chromosome Y (approximativement 1 marqueur/30 kb). Parallèlement,
plusieurs équipes internationales se sont intéressées
à l'identification du facteur AZF responsable de la stérilité
de patients par ailleurs tout à fait normaux [6-21]. Les travaux
de Vogt et al. [7], portant sur 370 hommes stériles, ont
permis de dénombrer 3 loci différents sur le chromosome
Y, nommés AZFa, AZFb et AZFc.
Gènes et familles
de gènes sur les régions du AZFa, AZFb et AZFc
Région AZFa
La région AZFa est localisée dans la région proximale
Yq dans l'intervalle de délétion 5 et a une taille estimée
entre 1 et 3 Mb (figure 1).
Plusieurs gènes ont été identifiés dans cette
région, soit par clonage direct des gènes humains soit par
clonage des gènes chez la souris suivi de l'identification de l'homologue
humain. Ces gènes comprennent l'homologue du drosophilia developmental
gene fats facets (DFFRY), dead box Y (DBY), ubiquitous TPR
motif Y (UTY) et une isoforme de thymosine B4Y (TB4Y). Le gène
DFFRY code pour une protéine impliquée dans le processus
de désubiquitination. Il a été proposé comme
jouant un rôle dans la gamétogenèse, en raison du
phénotype provoqué par les mutations dans le gène
homologue chez la drosophile [25]. DBY, UTY et TB4Y apparaissent tous
comme des gène de ménage et partagent plusieurs caractères
communs : expression ubiquitaire dans les tissus, copie unique sur le
chromosome Y, homologue sur l'X avec plus de 85 % de séquences
identiques et échappant à l'inactivation. DBY est supposé
coder pour une ARN hélicase. UTY a un homologue chez la souris
récemment identifié codant pour un antigène H-Y.
TB4Y code pour une isoforme de Tymosin B4, qui est probablement impliqué
dans la séquestration de l'actine.
Région AZFb
La région AZFb s'étend entre l'intervalle de délétion
5 et la région proximale de l'intervalle de délétion
6. Sa taille est estimée entre 1 et 3 Mb. Actuellement, 5 gènes
ont été décrits dans cet intervalle : RNA-binding
motif (RBM, précédemment appelé YRRM), chromodomaine
Y (CDY), XK related Y (XKRY), eucaryotic translation initiation
factor 1A (elF-1A) et selected mouse cDNA on Y (SMCY).
RBM, CDY et XKRY ont de multiples copies sur le bras long du chromosome
Y. Plus de 30 gènes et pseudogènes RBM sont présents
sur les deux bras du chromosome Y [26-28]. Ils codent pour des protéines
nucléaires spécifiques des cellules germinales et contiennent
un motif ARN-binding et 4 motifs de SRGY. La région AZFb contient
au moins une copie fonctionnelle de RBM, localisée dans la portion
distale de l'intervalle de délétion. Les délétions
de la région distale de AZFb (région sY142-sY145) ont été
corrélées à l'absence de protéine reconnue
par un anticorps dirigé contre RBM dans les testicules [29]. La
famille de gènes RBM apparaît comme étant spécifiquement
exprimée dans le noyau des spermatogonies et dans les spermatocytes
primaires [30].
Les deux gènes CDY et XKRY sont exprimés spécifiquement
dans le testicule adulte. CDY code pour une nouvelle protéine avec
un chromodomaine qui interagit avec l'hétérochromatine et
par conséquent modifie l'ADN ou les protéines chromosomiques.
XKRY code pour une protéine ayant des similarités avec XK,
probablement une protéine de transport membranaire. Les deux gènes
SMCY et elF-1AY apparaissent comme étant des gènes en simple
copie. La fonction biologique de SMCY est inconnue mais il code pour un
antigène mâle spécifique de l'histocompatibilité
(H-Y). Le gène elF-1a a été cartographié en
Yq (intervalle 5) et plus précisément entre sY127 et sY129
[31]. Ce gène code pour une isoforme Y de elF-1A, un facteur essentiel
pour l'initiation de la traduction. Les séquences X et Y sont identiques
à 97 % et l'homologue sur le X échappe à l'inactivation.
Les deux homologues X et Y sont exprimés ubiquitairement avec un
haut niveau d'expression dans les testicules.
Région AZFc
La région AZFc précédemment appelée région
minimale AZF, est localisée à proximité de l'hétérochromatine.
Sa taille est approximativement de 1,4 Mb et contient les gènes
DAZ (deleted in azoospermia), deux copies de PTP-BL related
Y (PRY), basic protein Y2 (BPY2), testis transcript
Y2 (TTY2), des copies de CDY, RBM. Comme RBM, DAZ code pour une protéine
spécifique des testicules qui possède un seul domaine RBM
et une série de sept motifs de 24 acides aminés répétés
en tandem. La fonction biologique du motif DAZ est inconnue. DAZ était,
à l'origine considéré comme un gène à
copie unique [6]. Il y a maintenant six à neuf copies de DAZ, toutes
localisées dans la région AZFc, chacune d'elles apparaissant
différente du point de vue de la séquence et de l'organisation
des DAZ repeats [32, 33]. DAZ est transcrit dans les cellules germinales
de l'homme adulte, et son homologue chez la drosophile boule, est essentiel
dans l'étape méiotique de la spermatogenèse de la
drosophile [34]. DAZ est homologue à un gène autosomal avec
une seule DAZ repeat, appelé DAZL1 (DAZ like-autosomal
1), localisé sur le chromosome 3 humain [32]. On a supposé
que le gène DAZ du chromosome Y provient de la translocation et
l'amplification de ce gène ancestral autosomal. DAZL1 est exprimé
spécifiquement dans les testicules et des mutations de ce gène
pourrait être la cause d'une infertilité mâle récessive.
Chez la souris, le gène dazl1 homologue de DAZ n'est pas localisé
sur le chromosome Y mais sur un autosome, le chromosome 17 [35]. L'invalidation
de dazl1 chez la souris entraîne une absence complète de
production de gamètes dans les testicules et les ovaires. Cela
démontre que dazl1 est essentiel pour le développement et
la survie des cellules germinales [36].
Bien que l'absence de gène de la famille DAZ ait été
proposée comme étant la cause du phénotype AZFc,
des délétions de la région AZFc ne touchant pas les
gènes de la famille DAZ ont été rapportées
récemment [10, 12, 19]. De plus, Vereb et al. 1997 [13]
ont séquencé l'exon 5' terminal de DAZ (qui contient le
domaine probable de liaison à l'ARN) chez 30 hommes azoospermiques
non obstructifs et ils n'ont trouvé aucune mutation. Cela suggère
que DAZ n'est pas le facteur AZF, ou que la cause primaire de l'inactivation
de ce locus passe par de grandes délétions, incluant peut-être
d'autres gènes fonctionnels importants. La faible pression de sélection
observée sur les gènes de la famille DAZ du chromosome Y
chez les primates, y compris chez l'homme, suggère qu'ils jouent
un rôle limité dans la spermatogenèse [37]. D'autres
gènes ont été identifiés dans AZFc [24]. PRY
code pour une nouvelle protéine similaire à PTP-BL, une
possible phosphatase tyrosine protéine. BPY2 code pour une nouvelle
protéine basique avec une fonction inconnue. Quant à TTY2,
aucune phase ouverte de lecture significative n'a été identifiée
dans le transcrit. Tous ces gènes sont exprimés spécifiquement
dans les testicules et ont de multiples copies sur le chromosome Y.
Actuellement, il n'est pas possible de dire si le chromosome Y abrite
des gènes fonctionnels de contrôle primaire de la spermatogenèse
ou seulement des gènes régulateurs. La position de ces gènes
entre les trois régions AZF, leur profil d'expression et les données
que nous possédons sur leurs homologues (DFFRY, DAZ) suggèrent,
de façon indirecte, leur implication dans le contrôle de
la spermatogenèse.
Aspects cliniques des
délétions en Yq
Dès 1994 des études de corrélation génotype/phénotype
ont été réalisées afin de définir la
taille et la fréquence des délétions Yq, d'établir
leur incidence chez les patients azoo- ou oligospermiques, de corréler
la taille et la position des régions Yq délétées
et le phénotype de l'infertilité. Ces informations revêtent
d'autant plus d'importance que des méthodes de reproduction médicalement
assistée comme l'injection intracytoplasmique de spermatozoïde
(ICSI) rendent possible la survenue de grossesses même dans le cas
d'oligospermie sévère ou d'azoospermie. Ainsi si ces derniers
phénotypes sont liés à une microdélétion
de Yq, cette mutation sera transmise à la génération
suivante. Nous nous trouvons donc dans une situation de « dysgénisme
».
Incidence des microdélétions Yq
L'incidence des microdélétions Yq chez les hommes infertiles
varie selon les auteurs de 1 [17] à 55 % [20] (tableau
1). Ces différences sont dues au type des patients étudiés
: azoospermique, azoo- et oligospermique ou homme infertile avec spermogramme
apparemment normal. Tous ces phénotypes représentent des
groupes hétérogènes quant aux étiologies.
Une autre cause de différence dans l'incidence des microdélétions
pourrait être les critères de sélection des patients
: certaines études se limitent aux formes idiopathiques de stérilité,
alors que d'autres correspondent au mélange de formes idiopathiques
et de formes où la cause de l'infertilité est déjà
connue. D'autre part, l'infertilité associée à des
varicocèles ou à un cryptorchidisme est considérée
comme idiopathique ou non selon les auteurs. Dans certains cas, le caryotype
n'est pas précisé. Le nombre des patients étudiés
est également important à considérer pour expliquer
ces différences. Une autre variable pouvant influencer la fréquence
des microdélétions chez les hommes infertiles est le nombre
et la positon des STS recherchés. Cependant, certaines études
[38] tendent à montrer qu'il n'y a pas de corrélation significative
entre le nombre de STS et la fréquence des microdélétions
pour autant que les STS aient été correctement choisis.
Enfin, les différences dans la fréquence de délétion
et/ou dans leur localisation selon les études peuvent refléter
une variabilité entre populations, peut-être liée
à la combinaison d'haplotypes particuliers du chromosome Y ou à
des influences environnementales.
Corrélations entre génotype et
phénotype
Il a pu être montré [7] que les microdélétions
affectant les locus AZFa, b ou c s'accompagnent de profils histopathologiques
différents : délétion de AZFa associée à
un syndrome de Sertoli cell only type I (SCOS type I) avec absence
de spermatogonies, délétion de AZFb associée à
un blocage de la spermatogenèse en règle au niveau des spermatocytes
(SGA : SpermatoGenic Arrest), délétion de AZFc associée
à la présence de quelques cellules germinales (SCOS type
II).
Cependant ce type de corrélation génotype/phénotype
n'a pas été retrouvé par la majorité des auteurs.
Les différences selon les études peuvent traduire une absence
de protocole commun dans la pratique et l'analyse des biopsies, notamment
dans le nombre de prélèvements effectués sur chaque
testicule. En effet, des biopsies multiples peuvent révéler
la présence d'îlots de spermatogenèse normale et changer
le diagnostic initial de SCOS type I en SCOS type II. De plus, pour un
même patient, l'histologie peut varier en fonction du moment de
la biopsie, les lésions pouvant s'aggraver avec le temps. Girardi
et al. [18] ont ainsi pu suivre un même patient pendant une
période de 30 mois et observer une diminution progressive du nombre
de spermatozoïdes avec passage d'une oligospermie sévère
à une azoospermie. Pourtant malgré des résultats
contradictoires publiés, un essai de corrélation génotype/phénotype
peut être tenté : les microdélétions sont beaucoup
plus souvent observées chez les patients avec azoospermie et oligospermie
sévère, les microdélétions peuvent être
observées dans des cas de stérilité non idiopathique
(varicocèle, cryptorchidie, orchite, mucoviscidose avec CBAVD,
etc.), les délétions larges sont le plus souvent associées
à des défauts sévères de spermatogenèse,
les délétions du locus AZFa sont les moins fréquentes
(1-5 %) et, en règle, associées à une phénotype
SCOS type I, les délétions de AZFc et de AZFc+b sont les
plus fréquentes et associées à des phénotypes
variés.
L'origine des délétions de Yq
À part quelques rares délétions héritées
du père, la très grande majorité correspond à
des événements de novo. Il est probable qu'il s'agit
d'une anomalie de la méiose mâle ou de la gamétogenèse
mais on ne peut exclure que ces délétions aient aussi lieu
au stade très précoce de l'embryogenèse avec un défaut
de formation des spermatogonies chez le ftus [39]. Cela peut entraîner
un mosaïcisme germinal. Ce dernier mécanisme peut expliquer
le cas de deux enfants nés après technique ICSI, et porteurs
de délétions de Yq alors que leurs pères ne présentent
pas de délétions Yq détectables sur leurs lymphocytes
[40].
Mécanisme des délétions
La fréquence relativement élevée des délétions
suggère que le chromosome Y est susceptible de perdre du matériel
génétique. La nature du mécanisme de ces pertes est
aujourd'hui spéculative. Une possibilité est une recombinaison
inégale entre séquences répétées (par
exemple les séquences Alu) entre les chromosomes X et Y [41] ou
entre chromatides surs du chromosome Y lui-même [42]. L'instabilité
du chromosome Y peut donc être liée à la haute fréquence
de séquences répétées qu'il contient. Cependant
il est aussi possible que l'organisation génétique des loci
AZF puisse faciliter aussi des délétions par le biais d'un
crossing-over inégal entre régions génétiques
dupliquées. Si les duplications sont polymorphes, certains hommes
seraient plus susceptibles que d'autres à de telles délétions.
L'analyse des haplotypes du chromosome Y d'homme porteurs de délétions
Yq est une manière de répondre à cette question.
Fertilité et microdélétions du chromosome Y
Dans la littérature, depuis trois ans, plus de 1 100 hommes fertiles
ont été inclus dans les protocoles de recherche des microdélétions
du chromosome Y. Dans une étude [11], des microdélétions
de la région distale d'AZFb ont été trouvées
chez 4 hommes parmi 200 témoins fertiles. Néanmoins, ces
délétions ne concernaient à chaque fois qu'un seul
marqueur et étaient peut-être en relation soit avec un polymorphisme
particulier, soit avec une atteinte modérée de leur spermatogenèse.
Dans la plupart des études, les témoins fertiles sont en
effet choisis non pas sur les paramètres de leur spermogramme mais
sur le fait qu'ils ont au moins un enfant. Cette information est nécessaire
depuis que l'on sait qu'une fertilité masculine est compatible
avec une production de sperme réduite. Un total de 91 parents proches
(père ou frère) des patients avec délétions
ont été criblés. Cinq cas ont été rapportés
où le père a transmis la délétion AZFc à
son fils. Pour l'un d'entre eux, la taille de la délétion
était plus grande chez le fils infertile [43], alors que pour les
quatre autres cas la délétion entre le père et le
fils était apparemment la même. L'un des quatre pères
avait une oligospermie et n'a pu avoir qu'un seul enfant [11]. Cette découverte
suggère qu'une fertilité réduite chez certains hommes
peut être compensée par une fertilité féminine
normale et que la production de spermatozoïdes peut varier dans le
temps chez les patients avec délétion. Il n'y a pas de données
disponibles sur la qualité du sperme des autres pères.
Gènes autosomiques et modèles murins
D'autres gènes, localisés sur les autosomes ou sur le
chromosome X, sont connus comme étant impliqués dans la
spermatogenèse, et jouent potentiellement un rôle dans l'infertilité
masculine.
La plupart de ces gènes sont en cours d'étude principalement
grâce aux modèles animaux issus de souris knock-out (souris
transgéniques nulles pour les gènes étudiés).
Ceci a permis de mettre en évidence le rôle de multiples
gènes autosomiques intervenant dans la méiose mâle
et/ou femelle, démontrant leur rôle dans la spermatogenèse.
Parmi ceux-ci notons en particulier hMLH1, hPMS2, ATM, hRad51, BRCA1,
BRCA2, gènes qui interviennent en particulier à différents
niveaux des mécanismes de réparation des lésions
d'ADN, et dont les mutations germinales sont responsables de prédisposition
héréditaire aux cancers. Malheureusement, les modèles
murins ne sont qu'un pâle reflet des situations cliniques humaines,
et on ne connaît pas de problèmes d'infertilité chez
les hommes porteurs de mutation germinale de hPMS2 ou BRCA2.
Par exemple, des souris déficientes en Brca2 montrent un phénotype
fertile, caractérisé généralement par une
mortalité de l'embryon à 8,5 jours. Mais ce phénotype
peut être variable dans sa sévérité, allant
parfois jusqu'à être compatible avec la survie de la souris.
Dans ce dernier cas, la croissance des souris est retardée par
rapport aux souris normales ou hétérozygotes, et elles sont
infertiles. Les protéines BRCA1 et Rad51 sont associées
aux régions axiales des complexes synaptonémaux au cours
de la méiose mâle aux stades zygotène et pachytène
(dans lesquels il peut y avoir des cassures doubles brins lors des recombinaisons
méiotiques). On peut alors penser que des mutations de ces gènes
vont altérer la méiose et la spermatogenèse. Il reste
à démontrer le rôle précis de BRCA1 dans ces
situations.
Une liste des autres gènes identifiée chez la souris est
répertoriée dans le tableau
2.
Risques génétiques
et techniques de procréation médicalement assistée
L'analyse du chromosome Y est recommandé pour tous les patients
qui ont recours à l'ICSI ou la FIV et qui présentent une
concentration de spermatozoïdes inférieure à 5 x 106/ml.
La découverte d'une microdélétion de l'Y peut être
alors considérée comme étant la cause de leur infertilité
et permet aux cliniciens et aux patients d'éviter des bilans et
des traitements médicaux (hormonaux ou non hormonaux) ou chirurgicaux
(cure de varicocèle) inutiles. Pour le moment, la seule thérapie
possible pour ces patients est l'ICSI (pour les patients oligozoospermiques)
ou l'ICSI combinée avec prélèvement testiculaire
du sperme (pour les patients azoospermiques). Récemment, il a été
rapporté que la nature même des microdélétions
du chromosome Y chez les patients azoospermiques peut préciser
la probabilité de trouver des cellules germinales matures dans
le tissu testiculaire par la technique TESE (testicular sperm extraction).
Les résultats préliminaires indiquent que la chance de trouver
des spermatozoïdes matures chez les patients avec une microdélétion
dans AZFb est pratiquement nulle, alors qu'elle est importante chez ceux
qui présentent une délétion d'AZFc puisque des spermatozoïdes
matures peuvent être trouvés dans environ 71 % des cas [44,
45]. Les spermatozoïdes des patients avec délétions
du chromosome Y se sont révélés parfaitement fécondants
aussi bien par la technique ICSI qu'en FIV classique [15, 46]. Le taux
de fécondation des ovocytes et le développement des embryons
sont comparables à celui des hommes sans délétion
du chromosome Y. Malgré la transmission obligatoire de l'Y délété
d'un père à son fils, le phénotype du fils peut varier
considérablement et l'étendue de l'infertilité peut
ne pas être entièrement prévisible. Le criblage pour
recherche de délétions du Y des bébés nés
après ICSI est nécessaire et un suivi long et soigneux des
enfants ICSI est important pour s'assurer davantage de l'innocuité
de cette technique. Depuis qu'il a pu être montré que certaines
délétions de l'Y sont associées à un changement
progressif de l'oligozoospermie en azoospermie [16, 18], des traitements
préventifs (cryoconservation de sperme pour des techniques ultérieures
de reproduction assistée) pourront être proposées
aux enfants affectés. De plus, l'implication quasi certaine de
gènes autosomiques dans certaines formes de stérilité
masculine fait qu'il existe un risque non négligeable de transmission
de « facteurs stérilisants » à la descendance
à cause de l'ICSI, et, par là même, un risque inconnu
de dissémination à long terme de ces mêmes facteurs
dans la population générale.
Perspectives de l'analyse génétique
de l'infertilité
Malgré des efforts substantiels faits dans ce domaine, il reste
beaucoup de questions sans réponse. La corrélation génotype/phénotype
deviendra plus claire chez des patients sélectionnés sur
des critères très précis comme une meilleure description
clinique et histopathologique et une définition précise
des différents phénotypes. Des études sur des groupes
d'hommes provenant d'ethnies et d'origines géographiques différentes
seront nécessaires pour déterminer s'il existe des différences
entre populations en ce qui concerne la fréquence, la position
et l'étendue des délétions. Des études sur
des hommes normospermiques plutôt que « fertiles » permettra
d'établir les types de variant polymorphiques sans conséquences
cliniques.
Actuellement, la plupart des recherches sont concentrées sur
la découverte et la caractérisation de nouveaux gènes,
portés par l'Y ou autosomiques. Peu de renseignements sont disponibles
sur la fonction des protéines codées par les gènes
du chromosome Y. Il est intéressant de noter qu'une proportion
significative de ces gènes est impliquée dans le métabolisme
des ARNs (DAZ, RBM, elF-1A, DBY...), la maturation des ARNs étant
un aspect important de la différenciation des cellules germinales
[47]. En ce qui concerne les gènes autosomiques, les modèles
animaux ont permis de démontrer que des défauts monogéniques
peuvent avoir des répercutions phénotypiques semblables
aux situations observées en clinique humaine, et qu'une étude
des équivalents humains de ces gènes pourrait apporter des
informations sur leur éventuelle implication dans la spermatogenèse.
De plus, un certain nombre d'autres gènes candidats intervenant
dans les fonctions clés de la biologie cellulaire (apoptose, transcription,
protéines de structure de la chromatine) sont soupçonnés
d'induire des stérilités masculines. La découverte
de ces gènes permettrait peut-être d'identifier les gènes
responsables pour les stérilités masculines.
Lorsque davantage de données seront disponibles sur le rôle
biologique de ces facteurs, il sera possible dans le futur de développer
des thérapies appropriées.
REFERENCES
1. Bhasin S, DeKretser DM, Baker HWG. Clinical review 64 : Pathophysiology
and natural history of male infertility. J Clin Endocrin Met 1994
; 79 : 1525.
2. Lilford R, Jones AM, Bishop DT, Thornton J, Mueller R. Case-control
study of whether subfertility in men is familial. Br Med J 1994
; 309 : 570.
3. Gabriel-Robez O, Rumpler Y. The meiotic pairing behavior in
human spermatocytes carrier of chromosome anomalies and their repercussions
on reproductive fitness. I. Inversions and insertions. A european collaborative
study. Ann Genet 1994 ; 37 : 3.
4. Gabriel-Robez O, Rumpler Y. The meiotic pairing behavior in
human spermatocytes carrier of chromosome anomalies and their repercussions
on reproductive fitness. II. Robertsonian and recripocal translocations.
A european collaborative study. Ann Genet 1996 ; 39 : 17.
5. Tiepolo L, Zuffardi O. Localization of factors controlling
spermatogenesis in the nonfluorescent portion of the human Y chromosome
long arm. Hum Genet 1976 ; 34 : 119-24.
6. Reijo R, Lee TY, Salo P, et al. Diverse spermatogenic
defects in humans caused by Y chromosome deletions encompassing a novel
RNA-binding protein gene. Nature Genet 1995 ; 10 : 383.
7. Vogt PH, Edelmann A, Kirsch S, et al.. Human Y chromosome
azoospermia factors (AZF) mapped to different subregions in Yq11. Hum
Mol Genet 1996 ; 5 : 933.
8. Reijo R, Alagappan RK, Patrizio P, Page DC. Severe oligozoospermia
resulting from deletions of azoospermia factor gene on Y chromosome. Lancet
1996 ; 347 : 1290.
9. Quereshi SJ, Ross AR, Ma K, et al. PCR screening for
Y chromosome microdeletions : a first step towards the diagnosis of genetically
determinined spermatogenic failure in men. Mol Hum Repr 1996 ;
2 : 775-9.
10. Najmabadi H, Huang V, Yen P, et al. Substantial prevalence
of microdeletions of the Y chromosome in infertile men with idiopathic
azoospermia and oligospermia detected using a sequence tagged site based
mapping strategy. J Clin Endocrinol Metabol 1996 ; 81 : 1347-52.
11. Pryor JL, Kentfirst M, Muallem A, et al. Microdeletions
in the Y chromosome of infertile men. N Engl J Med 1997 ; 336 :
534.
12. Foresta C, Ferlin A, Garolla A, et al. Y-chromosome
deletions in idiopathic severe testiculopathies. J Clin Endocrinol
Metabol 1997 ; 82 : 1075-80.
13. Vereb M, Agulnik AI, Houston JT, et al. Absence of
DAZ gene mutations in cases of non-obstructed azoospermia. Mol Hum
Rep 1997 ; 3 : 55-9.
14. Kremer JAM, Tuerlings JHAM, Meuleman, et al. Microdeletions
of the Y chromosome and cytoplasmic sperm injection : from gene to clinic.
Hum Reprod 1997 ; 12 : 687-91.
15. Mulhall JP, Reijo R, Alagappan R, et al. Azoospermic
men with deletion of the DAZ gene cluster are capable of completing spermatogenesis
: fertilization, normal embryonic development and pregnancy occur when
retrieved testicular spermatozoa are used for intracytoplasmic sperm injection.
Hum Reprod 1997 ; 12 : 503-8.
16. Simoni M, Gromoll J, Dworniczak B, et al. Screening
for deletions of the Y chromosome involving the DAZ (Deleted in Azoospermia)
gene in azoospermia and severe oligozoospermia. Fertil Steril 1997
; 67 : 542-7.
17. Van der Vent K, Montag M, Peshka B, et al. Combined
cytogenetic and Y chromosome microdeletion screening in males undergoing
intracytoplasmic sperm injection. Mol Hum Rep 1997 ; 3 : 699-704.
18. Girardi SK, Mielnik A, Schlegel PN. Submicroscopic deletions
in the Y chromosome of infertile men. Hum Reprod 1997 ; 12 : 1635-41.
19. Stuppia L, Gatta V, Calabrese G, et al. A quarter
of men with idiopathic oligo azoospermia display chromosomal abnormalities
and microdeletions of different types in interval 6 of Yq11. Hum Genet
1998 ; 102 : 566-70.
20. Foresta C, Ferlin A, Garolla A, et al. High frequency
of well defined Y-chromosome deletions in idiopathic Sertoli cell-only
syndrome. Hum Rep 1998 ; 13 : 302-7.
21. Krausz C, Quintana-Murci L, Barbaux S, et al. A high
frequency of Y chromosome deletions in non-idiopathic infertile males.
J Clin End Met (soumis).
22. McElreavey K. Mechanism of sex determination in mammals.
Advances in Genome Biology 1996 ; 4 : 305.
23. Graves JAM. The origin and function of the mammalian Y chromosome
and Y-borne genes-an evolving understanding. BioEssay 1995 ; 17
: 311.
24. Lahn BT, Page D. Functional coherence of the human Y chromosome.
Science 1998 ; 278 : 675-80.
25. Brown GH, Funlong RA, Sargent CA. Characterisation of the
coding sequence and fine mapping of the DFFRY gene and comparative Dffry
gene. Hum Mol Gen 1998 ; 7 : 97-107.
26. Ma K, Inglis JD, Sharkey A, et al. A Y chromosome
gene family with RNA-binding protein homology : candidates for the azoospermia
factor AZF controlling spermatogenesis. Cell 1993 ; 75 : 1287-95.
27. Prosser J, Inglis JD, Condie A, et al. Degeneracy
in human multi-copy RBM (YRRM), a candidate spermatogenesis gene. Mammal
Genome 1996 ; 7 : 835-42.
28. Chai NN, Salido EC, Yen PH. Multiple functional copies of
the RBM gene family, a spermatogenesis candidate on the human Y chromosome.
Genomics 1997 ; 45 : 355-61.
29. Eliott DJ, Millar MR, Oghene K, et al. Expression
of RBM in the nuclei of human germ cells is dependent on a critical region
of the Y chromosome long arm. Proc Natl Acad Sci USA 1997 ; 94
: 3848-53.
30. Chandley AC, Cooke HJ. Human male fertility-Y linked genes
and spermatogenesis. Hum Mol Genet 1994 ; 3 : 1449-52.
31. Krausz C, McElreavey K, Weissenbach G, Forti G, Bishop C.
Identification and mapping of a novel Y chromosome isoform of eIF-1A.
Miniposter book, 10th European Workshop on Molecular and Cellular Endocrinology
of the testis (1998).
32. Saxena R, Brown LG, Hawkins T, et al. The DAZ gene
cluster on the human Y chromosome arose from an autosomal gene that was
transposed, repeatedly amplified and pruned. Nat Gen 1996 ; 14
: 292-9.
33. Yen PH, Chai NN, Salido EC. The human DAZ genes, a putative
male infertility factor on the Y chromosome, are highly polymorhic in
the DAZ repeat regions. Mamm Genome 1997 ; 8 : 756-9.
34. Eberhart CG, Maines JZ, Wasserman SA. Meiotic cell requirement
for a fly homologue of human deleted in azoospermia. Nature 1996
; 381 : 783-5.
35. Cook HJ, Lee M, Kerr S, Ruggiu M. A murine homologue of the
human DAZ gene is autosomal and expressed only in male and female gonads.
Hum Mol Gen 1996 ; 5 : 513-6.
36. Ruggiu M, Speed R, Taggart M, et al. The mouse Dazla
gene encodes a cytoplasmic protein essential for gametogenesis. Nature
1997 ; 389 : 73-7.
37. Agulnik A, Zharkikh A, Boettger-Tong H, Bourgeron T, McElreavey
K, Bishop C. Evolution of DAZ gene family suggests that Y-linked DAZ plays
little, or limited, role in spermatogenesis but underlines a recent African
origin for human populations. Hum Mol Gen 1998 ; 7 : 1371-7.
38. Simoni M, Kamishke A, Nieschlag E. Current status of the
molecular diagnosis of Y chromosomal microdeletions in the work up of
male fertility. Hum Rep 1998 ; 13 : 1764-8.
39. Edwards RG, Bishop CE. On the origin and frequency of Y chromosome
deletions responsible for severe male infertility. Mol Hum Rep
1997 ; 3 : 549-54.
40. Kent-First MG, Kol S, Muallem A, et al. The incidence
and possible relevance of Y linked microdeletions in babies born after
intracytoplasmic sperm injection and their infertile fathers. Mol Hum
Rep 1996 ; 2 : 943-50.
41. Yen PH, Xiao-Miao L, Siao-Ping T. et al. Frequent
deletions of the human X chromosome distal short arm result from recombination
between low copy repetitive elements. Cell 1990 ; 61 : 603-10.
42. McClintock B. Chromosome organization and genetic expression.
Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology, 1951 ; XVI : 13-21.
43. Palka G, Dallapiccola B. Widening of a Y-chromosome interval-6
deletion transmitted from a father to his infertile son accounts for an
oligozoospermia critical region distal to the RBM1 and DAZ genes. Am
J Hum Genet 1996 ; 59 : 1393-5.
44. Brandell RA, Mielnik A, Liotta D, et al. Effect of
partial Y chromosome deletions on result of treatment for severe male
factor infertility. Poster, 16th World Congress on Fert. and Steril. IFFS'98.
San Francisco, USA.
45. Oates RD, Alagappan R, Reijo R. et al. The spectrum
of spermatogenic deficiency in 20 men with Y interstitial microdeletions
confined to the AZFc (DAZ) region. Poster, 16th World Congress on Fert.
and Steril. IFFS'98. San Francisco, USA.
46. Rossato M, Ferlin A, Garolla A, et al. High fertilization
rate in conventional in vitro fertilization utilizing spermatozoa
from an oligozoospermic subject presenting microdeletions of the Y chromosome
long arm. Mol Hum Rep 1998 ; 4 : 473-6.
47. Hecht NB. Molecular mechanism of male germ cell differentiation.
BioEssays 1998 ; 20 : 555-61.
48. Stuppia L, Mastroprimiano G, Calabrese G, et al. Microdeletions
in interval 6 of the Y chromosome detected by STS-PCR in 6 of 33 patients
with idiopathic oligo- and azoospermia. Cytogenet Cell Genet 1996
; 72 : 155-8.
49. Nakahori Y, Kuroki Y, Komaki R, et al. The Y chromosome
region essential for spermatogenesis. Horm Res 1996 ; 46 (suppl.
1) : 20-3.
50. Selva J, Kanafani S, Prigent Y, Poncet V, Bergere. Incidence
of AZF (azoospermia factor) deletions and familial forms of infertility
among patients requiring intracytoplasmic spermatozoa injection (ICSI).
J Ass Rep Genet 1997 ; 14 : 593-5.
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