Résumé

La spermatogenèse est le processus biologique qui aboutit à la production de spermatozoïdes. Ceux-ci vont subir des étapes de maturation qui leur permettront de féconder l’ovocyte lors de l’interaction gamétique. Une anomalie lors de la spermatogenèse, de la maturation des spermatozoïdes ou de l’interaction gamétique peut mener à des défauts de fertilité. A ce jour, environ 15% des cas d’infertilité restent inexpliqués. Il est donc essentiel de comprendre dans le détail les différents mécanismes de la spermatogenèse et de la fécondation.

L’objectif de ma thèse a été d’identifier des gènes pouvant jouer un rôle dans les étapes de la spermatogenèse et de l’interaction gamétique. J’ai tenté d’identifier des gènes impliqués dans la mise en place de l’acrosome (organite essentiel à la fécondation). En parallèle, je me suis intéressée à l’interaction gamétique, en caractérisant un gène potentiellement impliqué dans la fusion des gamètes.

Dans le premier volet de ma thèse, j’ai analysé des lignées hypofertiles de souris IRCS (Interspecific Recombinant Congenic Strain) qui présentaient un phénotype de globozoospermie partielle caractérisée par un détachement de l’acrosome. Nous avons pu définir un locus Mafq1 pour Male fertility Quantitative Trait Locus chromosome 1, dans lequel l’expression de gènes de version Mus spretus dans un fond génétique Mus musculus domesticus induisait l’apparition de ce phénotype. Dans Mafq1, nous nous sommes intéressés au gène Spermatogenesis Associated 3 (Spata3) en générant une lignée de souris Knock-out (KO). Leur fertilité in vivo n’est pas affectée mais ils sont hypofertiles in vitro. Leurs spermatozoïdes présentent des défauts morphologiques (détachement partiel de l’acrosome) et métaboliques (persistance de résidus cytoplasmiques avec gouttelettes lipidiques). La lignée KO Spata3 ne reproduit que partiellement le phénotype observé dans les lignées IRCS. Nous avons poursuivi en étudiant le gène Tex44 présent dans Mafq1. Les mâles KO Tex44 ont une fertilité diminuée in vivo et in vitro. Aucun défaut acrosomal n’a été observé mais une anomalie du flagelle a été identifiée : une disjonction entre la pièce principale et la pièce intermédiaire, ainsi que l’absence de certains doublets de microtubules de la pièce principale. Ces anomalies flagellaires affectent la mobilité des spermatozoïdes et expliquent l’hypofertilité observée.

Ainsi, en partant de l’analyse génomique d’une lignée IRCS présentant une globozoospermie partielle, nous avons identifié deux gènes impliqués dans la spermatogenèse, l’un participant à la mise en place de l’acrosome, et l’autre impliqué dans la formation du flagelle.

Parallèlement, j’ai mené une étude visant à caractériser la fonction d’ADAM20, que nous suspections de jouer un rôle dans l’adhésion et/ou la fusion gamétique. En réalisant des fécondations in vitro (FIV) chez l’humain en présence d’anticorps dirigés contre ADAM20, nous avons observé une diminution significative de l’index de fécondation suggérant un rôle dans l’interaction gamétique. Nous avons généré la lignée KO Adam20 dont les mâles montrent une fertilité normale in vivo mais une hypofertilité in vitro. Nous avons généré des souris délétées pour un fragment contenant les gènes Adam25, 20 et 39 car ces trois gènes voisins sont très homologues. Les mâles triple KO ont présenté le même phénotype de fertilité que celui des mâles KO Adam20. ADAM20 chez l’humain, et ADAM25, 20 et 39 chez la souris semblent donc jouer un rôle dans l’interaction gamétique mais ne sont pas essentiels au déroulement de cette étape.

Dans l’ensemble, ma thèse s’est donc intéressée à des anomalies de la fertilité dont l’origine pouvait se situer à différentes étapes de la spermatogenèse et de la fécondation. Même si des avancées sont réalisées dans la connaissance du processus de la fécondation, il subsiste encore des inconnues à ce jour, et il est crucial de continuer la recherche dans ce domaine afin de comprendre les mécanismes mis en jeu lors de ces processus fondamentaux.

Mots clefs : Fertilité, Interaction Gamétique, Knock-Out (KO), Globozoospermie, Acrosome, Flagelle, Mafq1, Spata3, Tex44, Adam20, Adam25, Adam39