Un dispositif qui sélectionne les spermatozoïdes suffisamment performants pour nager à contre-courant – jusqu’aux trompes de Fallope-, afin d’optimiser certains traitements de l’infertilité, c’est la proposition de ces bioingénieurs du Florida Atlantic University (FAU) ’s College of Engineering and Computer Science : cette puce microfluidique facile à utiliser et peu coûteuse, constitue une plateforme où les spermatozoïdes subissent différentes contraintes de cisaillement dans différentes parties de la puce, et qui permet la sélection en 1 heure seulement, des spermatozoïdes les plus compétents sans affecter leur intégrité pour la FIV.
L’appareil génital féminin est un environnement hostile à la conception, rappellent ces scientifiques : Sur environ 100 millions de spermatozoïdes, seuls quelques centaines arrivent jusqu’aux trompes de Fallope. Guidés par un mouvement directionnel appelé rhéotaxie, les spermatozoïdes nagent à contre-courant contre un flux de glaire cervicale pour atteindre l’ovule pour la fécondation. Et, dans de nombreux cas d’infertilité, c’est bien la motilité des spermatozoïdes qui conditionne leur capacité de nager dans le bon sens qui est affectée.
En s’inspirant de ce phénomène de rhéotaxie naturelle des spermatozoïdes,
ces bioingénieurs ont développé une puce microfluidique qui permet un tri des spermatozoïdes rapide, peu coûteux et facile à mettre en œuvre. La conception de la puce est simple, elle est composée de 4 chambres cylindriques reliées par des microcanaux : la chambre d’entrée du fluide, la chambre de collecte, la chambre d’entrée de l’échantillon et la chambre de collecte des déchets. A la sortie, la puce récolte les spermatozoïdes triés de la chambre de collecte tout en éliminant les spermatozoïdes inutiles, déformés ou morts.
Les technologies de procréation médicalement assistée (PMA) telles que la fécondation in vitro (FIV), l’insémination intra-utérine et l’injection intracytoplasmique de spermatozoïdes nécessitent toutes des spermatozoïdes en forme pour réussir.
Les méthodes de centrifugation actuelles pour le tri du sperme impliquent plusieurs étapes, plusieurs équipements et mettent environ 2 heures pour isoler les spermatozoïdes prometteurs. Ces méthodes peuvent endommager les spermatozoïdes et induire une fragmentation importante de l’ADN et un stress oxydatif.
La nouvelle technique par puce livre dans sa chambre de collecte, des spermatozoïdes présentant une motilité significativement plus élevée (accrue de près de 100 %), un nombre plus élevé de cellules morphologiquement normales et exemptes de fragmentation de l’ADN, ce qui est un paramètre crucial pour le processus de fécondation. Elle fournit plus qu’assez de cellules nécessaires pour une injection intracytoplasmique réussie de spermatozoïdes et tous sont de grande qualité. Son utilisation est très simple :
- le sperme est chargé dans la chambre d’entrée de l’échantillon ;
- les spermatozoïdes commencent à se déplacer à contre-courant du flux de liquide ;
- les spermatozoïdes « vaillants » sont récoltés vers la chambre de collecte d’où ils peuvent facilement être recueillis, le tout en moins d’1 heure.
L’étude valide également que ce modèle de rhéotaxie permet de sélectionner les spermatozoïdes sains, les plus mobiles et les plus rapides, donc les mieux adaptés au processus de fécondation.
En conclusion, la technologie pourrait considérablement réduire le fardeau des traitements de fertilité. On estime aujourd’hui qu’environ 48,5 millions de couples souffrent d’infertilité dans le monde.
Source: Analyst 7 March, 2022 DOI: 10.1039/d1an02311j Selection of healthy sperm based on positive rheotaxis using a microfluidic device
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