ARTICLE
Auteur(s) :, Célia Ravel, Sandra Chantot-Bastaraud, Jean-Pierre
Siffroi*
Service d’Histologie, Biologie de la reproduction et
Cytogénétique, EA 1533 hôpital Tenon (AP-HP), 4 rue de la
Chine, 75020 Paris.
*J.-P. Siffroi
L’infertilité masculine est un problème de santé publique important
puisque environ 15 % des couples consultent pour des
difficultés de procréation et que, dans plus de la moitié des cas,
le facteur causal est d’origine masculine, en association ou non
avec un facteur causal féminin. Très souvent, l’infertilité chez un
homme reste inexpliquée et une cause génétique peut être
avancée.L’exploration biologique des infertilités chez les hommes
est étroitement liée aux possibilités techniques de les traiter,
possibilités qui sont apparues il y a une trentaine d’années avec
l’insémination avec sperme de donneur (IAD) et, plus récemment,
avec les techniques d’aide médicale à la procréation (AMP) et,
notamment, l’injection intra-cytoplasmique de spermatozoïdes
(ICSI). Cette dernière méthode a révolutionné le traitement de
l’infertilité masculine mais pose d’emblée le problème de la
transmission d’un éventuel facteur génétique responsable. Cela a pu
faire dire à certains que cette technique risquait de rendre
héréditaires de tels facteurs génétiques d’infertilité ce qui n’est
pas le moindre des paradoxes aux yeux d’un généticien. En fait, le
nombre de grossesses issue des techniques d’ICSI est actuellement
beaucoup trop faible pour modifier de façon significative la
fréquence de certaines mutations géniques prédisposant à
l’infertilité dans la population générale. Dès lors, la question se
pose de savoir si l’origine génétique de l’infertilité mérite
d’être étudiée et, si oui, quels sont les examens à demander.La
réponse à cette question est très certainement oui et, ce, pour
plusieurs raisons. En premier lieu, cette étude permet
une meilleure connaissance fondamentale des facteurs génétiques
impliqués dans la survenue d’une infertilité chez l’homme, même si
cette connaissance n’apporte pas de bénéfice immédiat à ces
patients. Elle est également souhaitable pour des raisons
diagnostiques. Pouvoir mettre une étiquette sur la cause d’une
infertilité masculine est toujours avantageux pour un patient et
peut lui éviter de nombreux examens inutiles et des traitements
illusoires. En effet, certaines anomalies s’accompagnent
systématiquement d’une absence de cellules germinales aboutissant à
un phénotype testiculaire de SCO (Sertoli Cells Only). Proposer une
biopsie des testicules dans ce cas ne peut être qu’inefficace et
dangereux, notamment pour le peu de parenchyme testiculaire qui
reste et pour la sécrétion de testostérone. Des raisons
pronostiques existent enfin puisque la transmission d’un facteur
génétique d’infertilité peut se traduire par la certitude que tous
les descendants mâles seront eux aussi infertiles, mais également
parce que, dans certains cas, cette transmission peut s’accompagner
de risques particuliers aboutissant à la naissance d’un enfant
porteur d’un handicap grave.
Caryotype et spermatogenèse
Il est probable que des centaines de gènes interviennent dans le
processus complexe de la spermatogenèse et que le défaut de l’un
d’entre eux puisse bloquer la multiplication ou la différenciation
des cellules germinales. Les mutations de ces gènes doivent être
recherchées par un examen clinique et un interrogatoire rigoureux
des patients, associés à une analyse fine des lésions testiculaires
s’ils ont eu une biopsie. Le but de ce travail est d’essayer de
dégager un éventuel syndrome qui permette la comparaison avec des
modèles animaux d’infertilité pour identifier un gène candidat
[1-6]. Cependant, ces occasions sont rares et l’impact qu’elles ont
sur la prise en charge des patients est limité.
À l’opposé, les anomalies chromosomiques représentent, par leur
fréquence, la cause génétique majeure de défaut de production des
spermatozoïdes. Elles sont, de plus, facilement identifiables par
l’établissement du caryotype qui, contrairement à la recherche
ciblée de mutations géniques, est le seul examen d’analyse globale
du génome. Ces anomalies peuvent être classées en deux grandes
catégories, celles affectant le nombre des chromosomes, ou
aneuploïdies, et celles touchant leur structure comme les
translocations ou les inversions. Si certaines d’entre elles sont
associées à un syndrome clinique particulier, d’autres peuvent se
révéler uniquement par un phénotype d’infertilité. Un très grand
nombre d’études a été consacré à l’incidence des anomalies
caryotypiques dans les populations d’hommes infertiles [7, 8].
Selon les critères d’inclusion, notamment la gravité de l’atteinte
spermatique et son caractère idiopathique ou non, les fréquences
retrouvées sont variables allant de quelques pour cent à plus de
10 %, c’est-à-dire dix à vingt fois celles des mêmes anomalies
dans la population générale. Actuellement, un consensus à peu près
général fait que l’étude du caryotype ne se justifie que pour des
oligozoospermies relativement sévères, inférieures à
10 millions de spermatozoïdes/ml, et pour des azoospermies
idiopathiques.
Prise en charge des sujets Klinefelter
Le syndrome de Klinefelter fut décrit cliniquement en 1942 [9] mais
ne fut attribué à la présence d’un chromosome X surnuméraire qu’en
1959 (( figure
1A )) [10]. Ce syndrome, et ses variants dus à l’existence
de mosaïques diverses, représente la cause génétique d’infertilité
la plus fréquente puisqu’il touche jusqu’à 10 % des patients
présentant une azoospermie alors que sa fréquence dans la
population à la naissance est de environ 1/600 [11]. Classiquement
associé à une stérilité définitive, le syndrome de Klinefelter peut
en fait se présenter sous des aspects variables quant à l’atteinte
de la spermatogenèse ce qui pose alors le problème de la prise en
charge des patients en ICSI.
Alors même que leur caryotype montre une formule chromosomique
homogène 47,XXY, certains sujets Klinefelter se présentent avec une
oligozoospermie sévère et la question de savoir si des cellules
germinales possédant un chromosome X surnuméraire peuvent franchir
ou non la méïose a intéressé de nombreuses équipes. Dans ces cas
précis mais rares, la première chose à affirmer est qu’un patient
est réellement Klinefelter homogène car, s’il est possible
d’affirmer une mosaïque par l’observation de populations
cellulaires à caryotype différent chez un même sujet, il est plus
difficile de conclure au caractère homogène d’une aneuploïdie
puisque le caryotype est étudié en pratique à partir d’un seul
tissu, le sang. Le recours à l’analyse d’autres tissus (peau,
frottis buccal) et la mise en oeuvre de techniques comme
l’hybridation de sondes marquées ou FISH (Fluorescence In Situ
Hybridization), qui permet de compter un grand nombre de cellules,
sont alors utiles mais laissent toujours une marge d’incertitude,
notamment concernant le caryotype des cellules dans les gonades ((
figure 1B
)).
En admettant que des cellules 47,XXY puissent donner des
spermatozoïdes fécondants, un schéma théorique de ségrégation des
gonosomes voudrait qu’il y ait autant de spermatozoïdes
monosomiques (23,X et 23,Y) que de spermatozoïdes disomiques (24,XX
et 24,XY), deux fois plus de spermatozoïdes 23,X que de 23,Y et une
majorité de formes XY parmi les spermatozoïdes disomiques. En fait,
il n’en est rien et les études en FISH réalisées sur des
spermatozoïdes d’hommes Klinefelter, homogènes ou en mosaïque,
montrent des pourcentages de formes anormales très inférieurs, de
l’ordre de quelques pour cent seulement [12-20]. Ces données sont à
rapprocher des résultats des caryotypes des enfants conçus par ICSI
à partir de pères Klinefelter qui, à part un cas [21, 22], sont
normaux [22-27].
Il est donc probable que les hommes Klinefelter capables de
produire des spermatozoïdes soient en fait des sujets en mosaïque,
même si leur caryotype sur cellules sanguines est 47,XXY homogène.
L’augmentation faible mais significative du taux de disomies XX ou
XY dans leurs spermatozoïdes ne serait que la conséquence du
déroulement de leur spermatogenèse dans un environnement
testiculaire de mauvaise qualité comme cela a pu être décrit dans
un modèle de souris XXY [28] et comme cela est suggéré par des
études en FISH sur des biopsies testiculaires d’hommes Klinefelter
qui montrent que seules des cellules pré-méïotiques 46,XY sont
capables de poursuivre leur différenciation [29]. La conclusion de
ces observations est qu’une spermatogenèse de mauvaise qualité
quantitativement l’est aussi qualitativement à travers un mauvais
contrôle de la ségrégation des chromosomes à la méïose. Cela
soulève la question du risque pour les autres chromosomes comme le
21 pour lequel une élévation à 6,2 % du taux de disomie
dans les spermatozoïdes a pu être montrée chez un patient
Klinefelter [30]. En fait, il est probable qu’il existe une grande
variabilité inter-individuelle dans ce taux de malségrégation ce
qui, en pratique, nécessiterait un contrôle en FISH sur
spermatozoïdes chez tous les sujets Klinefelter pris en charge en
ICSI. Malheureusement, le nombre de gamètes récupérés est souvent
trop faible pour permettre de telles études, d’autant plus que ces
gamètes sont réservés prioritairement à la fécondation in vitro et
que les patients ne comprendraient pas que leurs chances de
fécondation soient diminuées par une utilisation différente de
leurs spermatozoïdes. L’étude du modèle de souris XXY apporte
également des renseignements importants sur la façon dont les
cellules germinales peuvent être perdues chez les hommes
Klinefelter [31] : l’observation des testicules des
nouveaux-nés montre en effet que des spermatogonies sont présentes
et apparemment normales dans les tubes séminifères jusqu’à l’âge de
10 jours à partir duquel elles disparaissent
progressivement.
La prise en charge actuelle des sujets Klinefelter en ICSI pose
un double problème. Le premier est celui de l’opportunité de
proposer la biopsie de testicules qui peuvent être de très petite
taille avec les risques iatrogènes qu’un tel acte comporte :
la décision doit tenir compte des éléments cliniques (volume
testiculaire), biologiques (dosages hormonaux) et cytogénétiques
(caractère homogène ou en mosaïque de l’anomalie). Le second est
celui du conseil génétique et de la surveillance des grossesses
obtenues : si les données de la littérature sont plutôt
rassurantes, les patients doivent cependant être informés de la
possibilité de transmission de l’X surnuméraire à la descendance et
du risque d’aneuploïdie touchant un autosome par anomalie de
ségrégation.
Autres anomalies de nombre associées à l’infertilité
masculine
Les hommes 47,XYY (( figure 2 )) sont
généralement fertiles mais, selon certaines études [32-34], la
fréquence de cette anomalie est 2 à 3 fois plus élevée
chez les sujets infertiles que dans la population à la naissance où
elle se situe aux environs de 1/850 [11]. La question de savoir
pourquoi seulement certains hommes doubles Y ont des problèmes de
fertilité n’est pas encore résolue. L’existence de mosaïques, ou la
propriété de certains chromosomes Y à être à la fois sujets aux
erreurs de ségrégations et porteurs d’anomalies prédisposant à une
infertilité, pourrait être une réponse. Quoi qu’il en soit, comme
pour les Klinefelter, des études en FISH ont montré que la majorité
des spermatozoïdes produits par ces hommes contient un caryotype
équilibré, ce qui suppose soit l’élimination systématique de l’Y
surnuméraire pendant la méïose soit la dégénérescence des cellules
anormales [35-38].
Il semble également que la fréquence des petits chromosomes
marqueurs surnuméraires, souvent constitués des bras courts de
chromosomes acrocentriques placés en miroir comme ceux du
chromosome 15, soit augmentée dans les populations d’hommes
infertiles [39-41]. Cette observation soulève la question du rôle
délétère d’un excès d’hétérochromatine sur la spermatogenèse. La
prise en charge en ICSI de ces patients pose la question de la
surveillance des grossesses et, notamment, de l’établissement du
caryotype fœtal. En effet, bien que sans conséquence pathologique
pour la personne porteuse en dehors de son infertilité, il est
impossible d’affirmer que ce genre d’anomalie chromosomique ne
présente aucun risque pour la descendance, notamment pas celui de
perturber la ségrégation d’autres chromosomes à la méïose et
d’aboutir à une aneuploïdie grave. De la même manière, il n’est pas
possible de prévoir la fertilité future d’un enfant qui aurait reçu
ce chromosome marqueur.
Anomalie chromosomique de structure et blocage de la
spermatogenèse
Parmi les anomalies de structure des chromosomes, les
translocations Robertsoniennes entre chromosomes acrocentriques, ou
fusions centriques (( figure 3 )), et les
translocations réciproques sont retrouvées avec une fréquence
8 à 10 fois supérieure chez les hommes infertiles, soit
de l’ordre de 2 % à 3 % [7, 8, 32-34]. Les points de
cassure chromosomique rencontrés dans les translocations
réciproques apparaissent se situer au hasard dans le caryotype, ce
qui va à l’encontre de l’hypothèse selon laquelle l’infertilité
chez ces hommes pourrait être due à la cassure d’un gène majeur
impliqué dans la spermatogenèse. Une étude a cependant montré que
certains gènes, dont les transcrits sont retrouvés dans le
testicule, et ceci de façon exclusive ou non, sont localisés dans
des régions du génome décrites comme points de cassure
chromosomique récurrents dans des translocations chez des sujets
infertiles [42]. Ceci signifierait qu’un remaniement chromosomique
peut inactiver un gène testicule-spécifique et entraîner un défaut
de la spermatogenèse soit par un mécanisme d’haploinsuffisance,
soit par perte totale de l’information génétique si l’autre gène
porté par le chromosome homologue est lui même porteur d’une
mutation.
En dehors de ces cas, l’explication la plus probable des
conséquences des translocations chromosomiques sur la
spermatogenèse est mécanique et liée aux mouvements des chromosomes
à la méïose dont le moment critique est le stade pachytène au cours
duquel les chromosomes homologues vont s’apparier sous forme de
bivalents et procéder à des recombinaisons génétiques. À ce stade,
les deux gonosomes sont également appariés mais sur un segment
particulier situé à leurs extrémités, les régions PAR 1 et 2
(Pseudo-Autosomal Region), et sont surtout inactivés au sein d’une
structure facilement identifiable, la vésicule sexuelle, par un
mécanisme probablement voisin de celui mis en œuvre pour
l’inactivation de l’X chez la femme [43]. Lorsque deux chromosomes
de paires différentes sont transloqués, l’appariement méïotique se
fait alors sous la forme d’un trivalent en cas de translocation
Roberstonienne ou d’un quadrivalent en cas de translocation
réciproque (( figure
4 )).
La compréhension du mécanisme exact par lequel les chromosomes
transloqués vont pouvoir bloquer la spermatogenèse est encore loin
d’être parfaite. Leur étude, par coloration à l’argent ou par
reconstruction tridimensionnelle en microscopie électronique, a
révélé que les chromosomes transloqués sont très souvent associés à
la vésicule sexuelle et que de nombreuses zones d’asynapsis,
principalement localisées aux extrémités, ou d’hétérosynapsis
persistent [44, 45]. Le résultat de ce comportement anormal est que
les segments autosomiques au contact de la vésicule sexuelle
adoptent une configuration identique à celle des gonosomes
inactivés [46] et que leur niveau de transcription génique est
alors considérablement diminué, voire aboli [47]. Ces modifications
sont illustrées par l’étude de la protéine XMR (X1r-related Meiosis
Regulated) chez la souris dont l’expression est limitée normalement
aux régions non appariées des chromosomes X et Y mais qui se lie à
des segments autosomiques émergeant de la vésicule sexuelle chez
des souris porteuses d’une translocation X ;16 [48].
L’inactivation de fragments chromosomiques d’autosomes impliqués
dans une translocation pourrait ne se faire que dans un pourcentage
variable de cellules méïotiques ce qui expliquerait une atteinte
testiculaire parfois modérée chez certains patients et les
différences observées entre sujets porteurs d’un même remaniement
chromosomique. De plus, l’asynapsis de certaines régions
chromosomiques est très probablement favorisé par les figures
méïotiques complexes qu’adoptent les chromosomes transloqués mais
peut aussi être responsable, en tant que tel, d’une élimination des
spermatocytes par un mécanisme d’apoptose p53-indépendant lors du
check point de vérification de l’appariement des chromosomes
[49].
Les relations particulières entre chromosomes transloqués et
vésicule sexuelle expliquent en partie pourquoi ces anomalies du
caryotype sont préférentiellement associées aux troubles de la
gamétogenèse chez l’homme plutôt que chez la femme chez qui la
vésicule sexuelle n’existe pas puisque les deux chromosomes X ont
un comportement méïotique identique à celui des autosomes.
Cependant, il est probable qu’elles entraînent quand même une
certaine hypofertilité féminine qui passe généralement inaperçue
mais qui peut être révélée lorsqu’elle est associée à un facteur
d’infertilité masculine. Ainsi, les caryotypes des couples
effectués dans les bilans pré-ICSI, technique le plus souvent
motivée par une infertilité de l’homme, révèlent paradoxalement une
fréquence accrue d’anomalies chez les femmes [34].
Les particularités dans l’appariement méïotique des chromosomes
transloqués sont également valables pour des chromosomes porteurs
d’une inversion, notamment paracentrique c’est à dire n’incluant
pas le centromère. Dans ce dernier cas, la figure formée à la
méïose est celle d’une boucle qui rétablit l’appariement homologue.
En cas de recombinaison à l’intérieur de cette boucle, il y a
formation d’un chromosome totalement anormal possédant deux
centromères qui vont bloquer la cellule au moment de l’anaphase ((
figure 5 )).
Selon le pourcentage de cellules dans lesquelles se produit ce
phénomène, c’est-à-dire selon la taille de la boucle d’inversion,
la production de cellules germinales peut être altérée jusqu’à
aboutir à une infertilité.
Quel est le risque pour la descendance ?
Outre leurs effets directs sur la spermatogenèse, les
translocations peuvent éventuellement être transmises,
naturellement ou après AMP, de façon déséquilibrée et diminuer les
capacités de reproduction normale des couples en les exposant à un
risque accru de fausses couches ou à la naissance d’un enfant
porteur d’un syndrome chromosomique avec malformations, dysmorphie
et retard mental. La constatation d’une anomalie chromosomique de
structure chez un homme infertile, que ce soit une translocation ou
une inversion, impose de fait une proposition de diagnostic
prénatal en cas de grossesse pour couvrir ce risque de transmission
déséquilibrée. Néanmoins, la viabilité de ces déséquilibres,
c’est-à-dire le risque pour un couple d’avoir un enfant atteint,
peut être calculée selon la taille et la nature du remaniement
chromosomique et selon la probabilité relative de survenue des
différents modes de ségrégation. Il se peut alors que tous les
modes de transmission déséquilibrée soient théoriquement létaux
pour le fœtus ou, tout du moins, incompatibles avec son
développement normal. Dans ce cas, l’évolutivité d’une grossesse et
l’absence d’anomalie échographique peuvent alors quasiment
signifier que le fœtus a reçu un caryotype normal ou équilibré,
porteur de la translocation. Dans ces cas, il apparaît normal de
discuter avec le couple de l’opportunité d’une amniocentèse avec
les risques qu’elle comporte, surtout pour des grossesses
« précieuses » qui surviennent souvent après des années
d’infertilité.
Les microdélétions du chromosome Y : les leçons d’un
séquençage difficile
Malgré sa petite taille et sa faible colorabilité par les
techniques classiques de cytogénétique, le chromosome Y a été
décrit comme pouvant être porteur d’anomalies de structure
associées à des oligozoospermies sévères ou à des azoospermies.
Diagnostiquées invariablement chez des hommes consultant pour des
bilans d’infertilité, ces anomalies respectent le facteur de
déterminisme testiculaire SRY, situé à l’extrémité du bras court,
et cette notion est importante pour le conseil génétique qui sera
donné à ces patients. La caractéristique commune à ces remaniements
de structure de l’Y chez des patients infertiles est la perte d’une
partie plus ou moins grande de la région euchromatique (Yq11) du
bras long (( figure
6 )). En effet, la constatation de délétions Yq terminales
chez 6 patients azoospermiques a permis très rapidement
d’affirmer la présence d’un facteur de contrôle de la
spermatogenèse dans cette région critique de l’Y ou facteur AZF
(Azoospermia Factor) [50].
L’utilisation des outils moléculaires, représentés par les
marqueurs anonymes ou STSs (Sequence Tagged Sites) dispersés tout
le long du chromosome, a permis ensuite d’observer un certain
nombre de patients infertiles dont les délétions n’étaient pas
visibles au caryotype mais qui étaient porteurs de délétions
interstitielles situées dans l’intervalle 6 du bras long ((
figure 6 ))
[51].
Ces délétions, apparues de novo chez ces hommes infertiles,
n’étaient pas chevauchantes ce qui, d’emblée, permettait de
supposer la nature multigénique du facteur AZF et de le subdiviser
en trois loci différents, AZFa dans l’intervalle 5, AZFb à cheval
sur les intervalles 5 et 6, et AZFc dans l’intervalle 6
[52].
Depuis, de nombreuses séries de patients azoospermiques ou
oligozoospermiques ont été publiées qui montrent que l’incidence
des microdélétions du chromosome Y varie de 3 % à 28 %
selon les études du fait de différences d’échantillonnage quant à
la gravité de l’atteinte spermatique prise en compte et à son
caractère idiopathique ou non [revue dans 53]. Le chiffre le plus
vraisemblable se situe autour de 10 % des hommes infertiles,
c’est-à-dire environ un homme sur 10000, ce qui constitue une
fréquence de pathologie délétionnelle très élevée en génétique
humaine.
Les délétions d’AZFa sont le plus souvent associées à la perte
des cellules germinales et à un syndrome des cellules de Sertoli
seules (SCO), celles d’AZFb à un blocage en méïose et celles d’AZFc
à des défauts de la spermatogenèse qui peuvent être relativement
modérés [52]. En effet, certains patients délétés pour AZFc
montrent seulement une oligozoospermie, en général sévère, mais qui
pourrait expliquer les rares cas de transmission naturelle. La
description d’une famille dans laquelle un père a pu transmettre
une délétion d’AZFc à quatre fils tous infertiles a effectivement
soulevé de nombreuses questions concernant les rapports entre
l’existence d’une délétion sur l’Y et le génome particulier d’un
individu, ses antécédents cliniques ou certains facteurs
environnementaux [54]. De plus, l’âge auquel les chiffres du
spermogramme vont chuter, pour passer d’une oligozoospermie modérée
à sévère, pourrait varier d’un sujet à l’autre. Ceci explique que
certains d’entre eux puissent quand même être féconds à un moment
donné lorsque leur conjointe est particulièrement fertile. Ce
dernier point peut conduire les médecins à conseiller une
autoconservation de sperme si les hommes concernés ne désirent pas
ou ne peuvent pas avoir une paternité rapidement. Enfin, le
diagnostic de l’atteinte testiculaire chez un patient doit tenir
compte de l’extrême variabilité qui peut exister entre des régions
différentes d’un même testicule, voire entre des tubes séminifères
voisins, rendant le résultat des biopsies aléatoire.
La nature moléculaire d’AZF commence seulement à être comprise
depuis que la séquence finale du chromosome Y a été publiée au
cours de l’été 2003 [55]. Celle-ci a révélé une structure globale
du chromosome constituée d’une mosaïque de séquences uniques et
d’autres répétées qui explique les difficultés rencontrées lors de
son décryptage. Outre l’existence de séquences très proches de
celles portées par le chromosome X et qui traduisent l’origine
évolutive commune des deux gonosomes, la particularité notable du
bras long de l’Y est la présence de 8 grands blocs
palindromiques dans la région AZFc, soit des régions allant de
plusieurs milliers à près d’un million et demi de paires de bases
et constituées de séquences quasiment identiques dupliquées en
miroir (( figure
7 )).
Alors que la partie spécifique du chromosome Y, celle située
entre les régions PAR, portait avant le nom de NRY (Non Recombining
Y chromosome), l’étude des délétions moléculaires prouve en fait
que cette partie de l’Y est le siège d’intenses recombinaisons qui
font qu’elle est désormais appelée MSY (Male Specific Y
chromosome). On connaît effectivement maintenant comment ces
palindromes peuvent être, par un mécanisme de conversion génique,
le siège de recombinaisons interchromatidiennes qui, lorsqu’elles
ont lieu entre séquences similaires mais situées à des endroits
différents du chromosome (recombinaisons homologues non
alléliques), aboutissent à des phénomènes de délétion-duplication
des segments intercalaires [56]. La nature des ces recombinaisons
explique aussi le caractère extrêmement récurrent des délétions
d’AZFc qui surviennent pratiquement toujours entre les bras b2
(palindrome P3) et b4 (palindrome P1) et des délétions AZFb ou
AZFb+c qui impliquent le palindrome P1 et le palindrome P5, plus
proximal par rapport au centromère [55]. Les délétions AZFa, quant
à elles, sont plus rares et mettent aussi en jeu des phénomènes de
recombinaison mais qui ont lieu non plus entre bras palindromiques
mais entre les séquences homologues de nature rétrovirale, HERV15
[57, 58].
Peu de gènes fonctionnels sur l’Y mais des gènes exprimés
spécifiquement dans le testicule
Outre l’organisation globale du chromosome, le séquençage de l’Y a
également révélé les gènes qu’il renferme. La partie MSY contient
156 unités de transcription dont la moitié seulement code
effectivement pour des protéines. Parmi ces 78 séquences
codantes, 60 appartiennent à 9 familles de gènes
différentes et 18 sont en copie unique ce qui fait que le
chromosome Y ne code que pour 27 protéines dont 11 sont
exprimées préférentiellement ou exclusivement dans le testicule.
Ces dernières sont toutes codées par des gènes se situant dans les
régions palindromiques.
Le gène probablement le plus connu est le gène DAZ (Deleted in
AZoospermia) dont les 4 copies sont localisées dans les
palindromes P1 et P2. DAZ est le principal gène dont la perte est
causée par les délétions AZFc qui sont de loin les plus fréquentes.
La réduction du nombre de copies de DAZ a été décrite chez certains
patients infertiles [59] mais les méthodes de détection de ces
délétions partielles et la signification biologique de ces
dernières est encore discutée. Etant donné que les délétions
totales d’AZFc sont recherchées en pratique courante grâce à des
marqueurs intragéniques de DAZ, ces délétions partielles ne sont
pas détectables en routine puisque les réactions de PCR sont
positivées par les copies restantes du gène et il faut donc des
techniques particulières pour les mettre en évidence. Parmi ces
délétions nouvelles, la délétion gr/gr, impliquant les bras g1r1r2
du palindrome P2 et g2r3r4 du palindrome P1, est particulièrement
intéressante dans le sens où elle se situe à la limite de la
définition d’un polymorphisme puisqu’on la retrouve chez environ
3 % des hommes infertiles [60]. Son implication dans
l’infertilité est cependant relative puisqu’elle est souvent
transmise à ces hommes infertiles par leur père. Elle représente
donc plus un facteur de prédisposition à l’infertilité qu’une
réelle cause d’atteinte de la spermatogenèse.
En tout état de cause, il est certain que, grâce au séquençage,
l’étude moléculaire du chromosome Y connaît un nouvel élan et que
des relations génotype-phénotype intéressantes vont sûrement
pouvoir être dégagées prochainement.
Microdélétions du chromosome Y et risques de l’AMP
Normalement, le risque génétique lié à l’existence des
microdélétions de l’Y ne touche que la fertilité. Le conseil
génétique avant AMP doit donc informer les couples que tous les
garçons conçus par cette méthode connaîtront eux-mêmes des
problèmes de reproduction à l’âge adulte. La question de
l’instabilité mitotique de ces chromosomes Y délétés doit cependant
être posée. En effet, la perte de ces derniers au cours des
divisions cellulaires est susceptible d’entraîner la constitution
de mosaïques 45,X/46,Xdel(Y), mosaïques qui ont effectivement été
retrouvées chez certains patients [61]. La transmission d’un Y
instable, et sa perte avant la période embryonnaire de la
différenciation des gonades, risque donc de provoquer la naissance
d’individus présentant des ambiguïtés sexuelles [62] ou un syndrome
de Turner [63]. Le nombre de grossesses obtenues à partir d’hommes
porteurs d’une microdélétion de l’Y n’est actuellement pas
suffisant pour savoir si ce risque doit ou non conduire à une
proposition systématique de diagnostic prénatal mais une
surveillance échographique « rapprochée » doit cependant
être mise en œuvre.
Références
1 Hackstein JHP, Hochstenbach R, Pearson P. Towards
an understanding of the genetics of human male infertility ;
lessons from flies. Trends in Genetics 2000 ; 16 :
565-72.
2 Escalier D. What are the germ cell phenotype from
infertile men telling us about spermatogenesis ? Histol
Histopathol 1999 ; 14 : 959-71.
3 Escalier D. Impact of genetic engineering on the
understanding of spermatogenesis. Hum Reprod Update 2001 ;
7 : 191-210.
4 Venables JP, Cooke HJ. Lessons from knockout and
transgenic mice for infertility in men. J Endocrinol Invest
2000 ; 23 : 584-91.
5 Cooke HJ, Saunders PTK. Mouse models of male
infertility. Nat Rev Genet 2002 ; 3 : 790-801.
6 Matzuk MM, Lamb DJ. Genetic dissection of mammalian
fertility pathways. Nat Cell Biol 2002 : S41-49 ;
fertility supplement.
7 Guichaoua MR, Delafontaine D, Noel B,
Luciani JM. Male infertility of chromosomal origin. Contracept
Fertil Steril 1993 ; 21 : 113-21.
8 Van Assche E, Bonduelle M, Tournaye H,
Joris H, Verheyen G, Devroey P, et al.
Cytogenetics of infertile men. Hum Reprod 1996 ; 11(supp
4) : 1-24.
9 Klinefelter HF, Reifenstein RC. Syndrome
characterised by gynecomastia, aspermatogenesis, without
a-leydigism, and increased excretion of FSH. J Clin Endocrinol
1942 ; 2 : 615-27.
10 Jacobs PA, Strong JA. A case of human
intersexuality having a possible XXY sex-determining mechanism.
Nature 1959 ; 183 : 302-3.
11 Nielsen J, Wohlert M. Chromosome abnormalities
found among 34910 newborn children: results from a 13-year
incidence study in Arhus, Denmark. Hum Genet 1991 ; 87 :
81-3.
12 Chevret E, Rousseaux S, Monteil M,
Usson Y, Cozzi J, Pelletier R, et al. Increased
incidence of hyperhaploid 24,XY spermatozoa detected by
three-colour FISH in a 46,XY / 47,XXY male. Hum Genet 1996 ;
97 : 171-5.
13 Guttenbach M, Michelmann HW, Hinney B,
Engel W, Schmid M. Segregation of sex chromosomes into
sperm nuclei in a man with 47, XXY Klinefelter’s karyotype : a
FISH analysis. Hum Genet 1997 ; 99 : 474-7.
14 Estop AM, Munne S, Cieply KM,
Vandermark KK, Lamb AN, Fisch H. Meiotic products of
a Klinefelter 47, XXY male as determined by sperm fluorescence in
situ hybridization analysis. Hum Reprod 1998 ; 13 :
124-7.
15 Kruse R, Guttenbach M, Schartmann B,
Schubert R, Van Der Ven H, Schmid M, et al.
Genetic counselling in a patient with XXY/XXXY/XY mosaic
Klinefelter’s syndrome : estimate of sex chromosome
aberrations in sperm before intracytoplasmic sperm injection.
Fertil Steril 1998 ; 69 : 482-5.
16 Foresta C, Galeazzi C, Bettella A,
Marin P, Rossato M, Garolla A, et al. Analysis
of meiosis in intratesticular germ cells from subjects affected by
classic Klinefelter’s syndrome. J Clin Endocrinol Metab 1999 ;
84 : 3807-10.
17 Lim AS, Fong Y, Yu SL. Estimates of sperm sex
chromosome disomy and diploidy rates in a 47, XXY / 46,XY mosaic
Klinefelter patient. Hum Genet 1999 ; 104 : 405-9.
18 Giltay JC, Van Golde RJT, Kastrop PMM.
Analysis of spermatozoa from seven ICSI males with constitutional
sex chromosomal abnormalities by fluorescent in situ hybridization.
J Assist Reprod Genet 2000 ; 17 : 151-5.
19 Morel F, Roux C, Bresson JL. Segregation of
sex chromosomes in spermatozoa of 46,XY / 47, XXY men by
multicolour fluorescence in situ hybridization. Mol Hum Reprod
2000 ; 6 : 566-70.
20 Rives N, Joly G, Machy A, Siméon N,
Leclers P, Macé B. Assessment of sex chromosome
aneuploidy in sperm nuclei from 47, XXY and 46, XY / 47, XXY
males : comparison with fertile and infertile males with
normal karyotype. Mol Hum Reprod 2000 ; 6 : 107-12.
21 Ron-El R, Strassburger D, Gelman-Kohan S,
Friedler S, Raziel A, Appelman Z. A 47, XXY fetus
conceived after ICSI of spermatozoa from a patient with non-mosaic
Klinefelter’s syndrome : case report. Hum Reprod 2000 ;
15 : 1804-6.
22 Friedler S, Raziel A, Strassburger D,
Schachter M, Bern O, Ron-El R. Outcome of ICSI using
fresh and cryopreserved-thawed testicular spermatozoa in patients
with non-mosaic Klinefelter’s syndrome. Hum Reprod 2001 ;
16 : 2616-20.
23 Hinney B, Guttenbach M, Schmid M,
Engel W, Michelmann HW. Pregnancy after intracytoplasmic
sperm injection with sperm from a man with a 47, XXY Klinefelter’s
karyotype. Fertil Steril 1997 ; 68 : 718-20.
24 Reubinoff BE, Abeliovich DA, Werner M,
Schenker JG, Safran A, Lewin A. A birth in
non-mosaic Klinefelter’s syndrome after fine needle aspiration,
intracytoplasmic sperm injection and preimplantation diagnosis. Hum
Reprod 1998 ; 13 : 1887-92.
25 Nodar F, De Vincentiis S, Olmedo SB,
Papier S, Urrutia F, Acosta AA. Birth of twin males
with normal karyotype after intracytoplasmic sperm injection with
use of testicular spermatozoa from a nonmosaic patient with
Klinefelter’s syndrome. Fertil Steril 1999 ; 71 :
1149-52.
26 Levron J, Aviram-Goldring A, Madgar I,
Raviv G, Barkai G, Dor J. Sperm chromosome analysis
and outcome of IVF in patients with non-mosaic Klinefelter’s
syndrome. Fertil Steril 2000 ; 74 : 925-9.
27 Crüger D, Toft B, Agerholm I, Fedder J,
Hald F, Bruun-Petersen G. Birth of a healthy girl after
ICSI with ejaculated spermatozoa from a man with non-mosaic
Klinefelter’s syndrome. Hum Reprod 2001 ; 16 :
1909-11.
28 Mroz K, Hassold TJ, Hunt PA. Meiotic
aneuploidy in the XXY mouse : evidence that a compromised
testicular environment increases the incidence of meiotic errors.
Hum Reprod 1998 ; 14 : 1151-6.
29 Bergère M, Wainer R, Nataf V, Bailly M,
Gombault M, Ville Y, et al. Biopsed testis cells of
four 47,XXY patients : fluorescence in-situ hybridization and
ICSI results. Hum Reprod 2002 ; 17 : 32-7.
30 Hennebicq S, Pelletier R, Bergues U,
Rousseaux S. Risk of trisomy 21 in offspring of patients
with Klinefelter’s syndrome. Lancet 2001 ; 357 :
2104.
31 Lue Y, Rao PN, Sinha Hikim AP, Im M,
Salameh WA, Yen PH, et al. XXY male mice: an
experimental model for Klinefelter syndrome. Endocrinology
2001 ; 142 : 1461-70.
32 Pandiyan N, Jequier AM. Mitotic chromosomal
anomalies among 1210 infertile men. Hum Reprod 1996 ;
11 : 2604-8.
33 Yoshida A, Ueda K, Nagao K, Hara H,
Ishii N, Miura K, et al. Cytogenetic survey of
1,007 infertile males. Urol Int 1997 ; 58 :
166-76.
34 Gekas J, Thépot F, Turleau C, Siffroi JP,
Dadoune JP, Wasels R, et al. Chromosomal factors of
infertility in candidate couples for ICSI: an equal risk of
constitutional aberrations in women and men. Hum Reprod 2001 ;
16 : 82-90.
35 Chevret E, Rousseaux S, Monteil M,
Usson Y, Cozzi J, Pelletier R, et al. Meiotic
behaviour of sex chromosomes investigated by three-colour FISH on
35 142 sperm nuclei from two 47,XYY males. Hum Genet
1997 ; 99 : 407-12.
36 Shi Q, Martin RH. Multicolor fluorescence in situ
hybridization analysis of meiotic chromosome segregation in a
47,XYY male and review of the literature. Am J Med Genet
2000 ; 93 : 40-6.
37 Wang JY, Samura O, Zhen DK, Cowan JM,
Cardone V, Summers M, et al. Fluorescence in-situ
hybridization analysis of chromosomal constitution in spermatozoa
from a 47,XYY/46,XY male. Mol Hum Reprod 2000 ; 6 :
665-8.
38 Blanco J, Egozcue J, Vidal F. Meiotic
behaviour of the sex chromosomes in three patients with sex
chromosomes anomalies (47,XXY, mosaic 46,XY/47,XXY and 47,XYY)
assessed by fluorescence in-situ hybridization. Hum Reprod
2001 ; 16 : 887-92.
39 Gentile M, Susca F, Resta N, Stella A,
Cascone A, Guanti G. Infertility in carriers of two
bisatellited marker chromosomes. Clin Genet 1993 ; 44 :
71-5.
40 Tuerlings JH, De France HF, Hamers A,
Hordijk R, Van Hemel JO, Hansson K, et al.
Chromosome studies in 1792 males prior to intra-cytoplasmic
sperm injection: the Dutch experience. Eur J Hum Genet 1998 ;
6 : 194-200.
41 Eggermann K, Mau UA, Bujdoso G, Koltai E,
Engels H, Schubert R, et al. Supernumerary marker
chromosomes derived from chromosome 15: analysis of 32 new
cases. Clin Genet 2002 ; 62 : 89-93.
42 Olesen C, Hansen C, Bendsen E, Byskov AG,
Schwinger E, Lopez-Pajares I, et al. Identification
of human candidate genes for male infertility by digital
differential display. Mol Hum Reprod 2001 ; 7 :
11-20.
43 Ayoub N, Richler C, Wahrman J. Xist RNA is
associated with the transcriptionally inactive XY body in mammalian
male meiosis. Chromosoma 1997 ; 106 : 1-10.
44 De Perdigo A, Gabriel-Robez O, Rumpler Y.
Analysis of synaptonemal complexes in a heterozygous human male
carrier of a reciprocal translocation involving an acrocentric
chromosome: heterosynapsis without previous homosynapsis. Hum Genet
1991 ; 87 : 602-6.
45 Solari AJ. Synaptonemal complex analysis in human male
infertility. Eur J Histochem 1999 ; 43 : 265-76.
46 Guichaoua MR, De Lanversin A, Cataldo C,
Delafontaine D, Alasia C, Fraterno M, et al.
Three dimensional reconstruction of human pachytene spermatocyte
nuclei of a 17; 21 reciprocal translocation carrier: study of
XY-autosome relationships. Hum Genet 1991 ; 87 :
709-15.
47 Jaafar H, Gabriel-Robez O, Rumpler Y.
Chromosomal anomalies and disturbance of transcriptional activity
at the pachytene stage of meiosis: relationship to male sterility.
Cytogenet Cell Genet 1993 ; 64 : 273-80.
48 Escalier D, Garchon HJ. XMR is associated with the
asynapsed segments of sex chromosomes in the XY body of mouse
primary spermatocytes. Chromosoma 2000 ; 109 :
259-65.
49 Odorisio T, Rodriguez TA, Evans EP,
Clarka AR, Burgoyne PS. The meiotic checkpoint monitoring
synapsis eliminates spermatocytes via p53-independent apoptosis.
Nat Genet 1998 ; 18 : 2657-61.
50 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.
51 Vogt P, Chandley AC, Hargreave TB,
Keil R, Ma K, Sharkey A. Microdeletions in interval
6 of the Y chromosome of males with idiopathic sterility point
to disruption of AZF, a human spermatogenesis gene. Hum Genet
1992 ; 89 : 491-6.
52 Vogt PH, Edelmann A, Kirsch S,
Henegariu O, Hirschmann P, Kiesewetter F,
et al. Human Y chromosome azoospermia factors (AZF) mapped to
different subregions in Yq11. Hum Mol Genet 1996 ; 5 :
933-43.
53 Siffroi JP, Le Bourhis C, Krausz C,
Dadoune JP, Fellous M. Infertilité masculine: des
anomalies moléculaires aux possibilités thérapeutiques. Med Sci
2000 ; 16 : 307-15.
54 Chang PL, Sauer MV, Brown S. Y chromosome
microdeletion in a father and his four infertile sons. Hum Reprod
1999 ; 14 : 2689-94.
55 Skaletsky H, Kuroda-Kawaguchi T, Minx PJ,
Cordum HS, Hillier L, Brown LG, et al. The
male-specific region of the human Y chromosome is a mosaic of
discrete sequence classes. Nature 2003 ; 423 :
825-37.
56 Kuroda-Kawaguchi T, Skaletsky H, Brown LG,
Minx PJ, Cordum HS, Waterston RH, et al. The
AZFc region of the Y chromosome features massive palindromes and
uniform recurrent deletions in infertile men. Nat Genet 2001 ;
29 : 279-86.
57 Kamp C, Hirschmann P, Voss H, Huellen K,
Vogt PH. Two long homologous retroviral sequence blocks in
proximal Yq11 cause AZFa microdeletions as a result of
intrachromosomal recombination events. Hum Mol Genet 2000 ;
9 : 2563-72.
58 Sun C, Skaletsky H, Rozen S, et al.
Deletion of azoospermia factor a (AZFa) region of human Y
chromosome caused by recombination between HERV15 proviruses. Hum
Mol Genet 2000 ; 9 : 2291-6.
59 Bienvenu T, Patrat C, Mcelreavey K, De
Almeida M, Jouannet P. Reduction in the DAZ gene copy
number in two infertile men with impaired spermatogenesis. Ann
Genet 2001 ; 44 : 125-8.
60 Repping S, Skaletsky H, Brown L, Van
Daalen S, Korver C, Pyntikova T, et al.
Polymorphism for a 1.6-Mb deletion of the human Y chromosome
persists through balance between recurrent mutation and haploid
selection. Nat Genet 2003 ; 35 : 247-51.
61 Siffroi JP, Le Bourhis C, Rouba H,
Krausz C, Barbaux S, Quintana-Murci L, et al.
Sex chromosome mosaicism in infertile males carrying Y chromosome
long arm deletions. Hum Reprod 2000 ; 15 : 2559-62.
62 Papadimas J, Goulis DG, Gianouli C,
Papanicolaou A, Tarlatzis B, Bontis JN. Ambiguous
genitalia, 45,X/46,XY mosaic karyotype, and Y chromosome
microdeletion in a 17-year old man. Fertil Steril 2001 ;
76 : 1261-3.
63 Patsalis PC, Sismani C, Quintana-Murci L,
Taleb-Bekkouche F, Krausz C, Mcelreavey K. Effects
of transmission of Y chromosome AZFc deletions. Lancet 2002 ;
360 : 1222-4.
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