Academic literature on the topic 'Capacitation des spermatozoïdes'

Suite à l’éjaculation, les spermatozoïdes ne sont pas aptes à féconder un ovocyte. Ces derniers doivent subir une maturation dans le tractus génital femelle afin d’acquérir le pouvoir fécondant soit la capacitation. Bien qu’elle fût découverte depuis plus de soixante ans, les modifications protéiques de la surface de la membrane des spermatozoïdes ne sont toujours pas complètement élucidées. Particulièrement chez le cheval et le porc, l’étude des protéines de surface des spermatozoïdes lors de la capacitation aurait un impact direct sur l’amélioration des techniques de reproduction avancées. La présente étude a pour premier objectif d’abord d’établir les meilleures conditions afin de promouvoir et caractériser la capacitation des spermatozoïdes équins et porcins en condition in vitro. Le deuxième objectif est d’optimiser un protocole d’isolement de protéines de surface des spermatozoïdes en utilisant la biotinylation. La démarche est de rendre ce processus complètement imperméable afin d’étudier seulement les protéines de surface.
After ejaculation spermatozoa must undergo a maturation to be able to fertilize an oocyte. The collective events that lead to this capability are named capacitation. Although capacitation was first discovered more than sixty years ago, the events and regulation of this maturation are still not fully understood. Also, the equine and porcine species has several reproductive issues believed to be caused by defects in sperm capacitation. Thus, the study of stallion sperm surface protein modification during capacitation could help to ameliorate advanced reproductive technologies in the horse and the pig. The aim of the first study was to establish the best in vitro conditions to promote horse sperm capacitation and to characterize the sperm using different tests. Our second objective was to optimize a surface biotinylation protocol to prevent biotin labeling of internal sperm proteins in order to study the surface membrane protein changes during capacitation.

La protéine TAT1/SLC26A8 appartient à la famille des transporteurs d'anions SLC26 ; elle est exprimée à la membrane plasmique des spermatozoïdes humains et murins au niveau de Pannulus, à la jonction des pièces intermédiaire et principale du flagelle. Nous avons précédemment montré que les souris mâles Tatl⁻/⁻ sont stériles suite à une asthénozoospermie associée à des défauts de structure du flagelle et du mécanisme de capacitation. Le canal CFTR, un partenaire de certains SLC26, est également exprimé dans les spermatozoïdes et participe à la régulation des flux d'ions chlorure et bicarbonate contrôlant certaines des modifications du spermatozoïde associées à la capacitation (variations de pH intracellulaire, de potentiel de membrane, production d'AMPc et hyperphosphorylation). Au cours de ma thèse, j'ai démontré, in vitro, que les protéines TAT1 et CFTR interagissent et que la protéine TAT1 stimule l'activité du canal CFTR. J'ai également observé que les spermatozoïdes Tatl⁻/⁻ présentent une dérégulation du taux d'AMPc et que l'hyperphosphorylation protéique et le battement flagellaire sont partiellement restaurés en présence d'analogues perméants de l'AMPc. Ces résultats indiquent que la protéine TAT1 pourrait réguler le processus de capacitation en stimulant l'activité du canal CFTR. Je me suis également intéressé au rôle structural de la protéine TAT1 et j'ai mis en évidence son interaction avec la protéine SEPT4. Nos travaux sur l'expression des protéines TAT1 et SEPT4 dans les spermatozoïdes de souris Sept4⁻/⁻ et Tatl⁻/⁻ et d'un patient asthénozoospermique permettent d'approcher les mécanismes de la mise en place et le rôle de l'annulus au niveau du flagelle
TAT1/SLC26A8 is a member of the SLC26 family of anion transporters, expressed at the plasma membrane of human and mouse male germ cells; in mature sperm, TAT1 protein is adressed at the annulus, a structure located at the jonction of the midpiece and principal piece of the flagellum. We previously reported that Tatl⁻/⁻ mâles are stérile due to severe asthenozoospermia associated with flagellar structure and capacitation defects. The CFTR channel, a partner of several SLC26 members, is also expressed in sperm where it regulates chloride and bicarbonate fluxes responsible for sperm modifications during capacitation (i. E. Increase of intracellular pH and cAMP, plasma membrane hyperpolarization, protein hyperphosphorylation). During my thesis, I have shown, in vitro, the physical interaction between TAT1 and CFTR together with the stimulation of CFTR activity by TATl. I have also observed that Tatl⁻/⁻ sperm display cAMP regulation defects and that protein hyperphosphorylation and flagellar beating are rescued by permeant cAMP analogs. These results indicate that TATl might regulate sperm capacitation by cooperating with thé CFTR channel. I have also studied the structural role of TATl and demonstrated a physical interaction between TATl and SEPT4. Analysis of both proteins and of annulus structure in sperm from Sept4" and Tatl" mice and from an asthenozoospermie patient provide new informations about the mechanisms involved in the formation of this structure and its role in sperm flagellum

Les spermatozoïdes sont des cellules haploïdes hautement spécialisées ayant pour but ultime la fécondation de l'ovocyte. Afin de devenir aptes à la fécondation, les cellules germinales mâles subissent plusieurs étapes de maturation, impliquant bien des modifications tant au niveau protéique, membranaire et intracellulaire. Toutefois, les spermatozoïdes de mammifères fraîchement éjaculés sont incapables de féconder et acquièrent leur plein pouvoir fécondant à l'intérieur du tractus génital femelle, lors de leur transit pour rencontrer l'ovule. Ces différentes étapes de maturation permettent aux spermatozoïdes d'obtenir, entre autres, leur caractéristique unique concernant leur composition protéique et lipidique. Cette complexité membranaire est un mécanisme permettant aux spermatozoïdes d'avoir une spécificité de signal qui rend possible la capacitaton et la réaction acrosomiale au moment et endroit opportuns. Enfin, ce mémoire traitera du fractionnement membranaire et des partenaires d'interaction de la tyrosine kinase YES1 chez les spermatozoïdes humains.

La chronologie des principaux évènements flagellaires survenant dans l'établissement du mouvement des spermatozoïdes de mammifères en relation à la fois avec des phénomènes physiologiques de maturation et de capacitation et les modifications du milieu environnant a été établie grace à des techniques microphotographiques et cinématographiques. L'analyse du mouvement flagellaire a montré l'existence d'un modèle de motilité commun à la maturation et à la capacitation. Un tel modèle apparait aussi au cours de l'induction de la motilité des spermatozoïdes testiculaires et de la réactivation des spermatozoïdes matures demembranes. Dans tous les cas, les spermatozoïdes présentent une courbure non propagée dans la première partie du flagelle avec des déplacemetns erratiques et circulaires. Le rôle joué par cette courbure ainsi que son origine possible sont discutés en relation avec l'ultrastructure et la physiologie du flagelle
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L’obtention de spermatozoïdes fécondants est un processus long et multi étapes, débutant par la production des gamètes mâles dans le testicule. Les spermatozoïdes sont ensuite successivement maturés au cours du transit épididymaire puis lors de leur passage dans les voies génitales femelles au cours du processus de capacitation. Ces étapes de maturation post-testiculaires concernent notamment la composition lipidique du gamète pour lui permettre d’acquérir une fluidité membranaire essentielle à la fécondation. Les résultats présentés dans cette thèse mettent en évidence l’importance de l’homéostasie lipidique épididymaire pour la maturation lipidique des spermatozoïdes et l’acquisition du pouvoir fécondant. Au niveau moléculaire cette homéostasie lipidique est régulée par les isoformes α et β des LXRs, les récepteurs nucléaires des oxystérols (NR1H3 et NR1H2, respectivement). Un régime alimentaire enrichi en cholestérol chez des souris jeunes invalidées pour les LXRs entraîne une infertilité avec une atteinte spécifique de l’épididyme. La maturation épididymaire des spermatozoïdes est alors altérée, entraînant des défauts de compositions lipidiques et protéiques de la membrane plasmique spermatique. Ces défauts ont des répercussions délétères sur la capacitation, issues de perturbations des flux calciques et de la tyrosine phosphorylation. En plus de leurs répercussions endocriniennes, les dyslipidémies semblent également affecter la maturation post-testiculaire. Ces résultats sont à considérer dans le cadre des protocoles de PMA puisque le bilan lipidique plasmatique ne fait pas partie des examens classiques des couples en PMA. Or en France, 55% des hommes entre 30 et 54 ans sont atteints d’une dyslipidémie. Ces désordres métaboliques lipidiques pourraient altérer la maturation post-testiculaire des gamètes, provoquant un certain nombre d’infertilités et/ou d’échecs en PMA
The acquisition of fertile spermatozoa is a long and multi-stage process, beginning with the production of male gametes in the testis. Spermatozoa then undergo two successive maturation steps, first during the epididymal transit and then in the female genital tract during the capacitation process. The post-testicular maturation particularly impacts sperm lipid composition, leading to a higher membrane fluidity considered to be essential for fertilization. The results presented in this work show the importance of epididymal lipid homeostasis for sperm lipid maturation and acquisition of fertilizing ability. At the molecular level, lipid homeostasis is regulated by the LXRs (α and β isoforms), the oxysterol nuclear receptors (NR1H3 and NR1H2, respectively). A cholesterol-enriched diet in young LXR-null mice leads to infertility with a specific epididymal alteration. Sperm epididymal maturation is altered, leading to defects in lipid and protein composition of the spermatic plasma membrane. These defects have detrimental effects on the capacitation process, characterized by disturbances of calcium flows and tyrosine phosphorylation. In addition to their endocrine effects, dyslipidemia also appear to affect post-testicular maturation. These results have to be considered in the context of ART protocols, since the plasma lipid status is not part of the routine examinations for couples in ART protocols. Concomitantly, in France, 55% of men aged 30-54 are dyslipidemic, suggesting that these lipid metabolic disorders could alter sperm post-testicular maturation, causing a number of infertility and / or ART failures