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Ce protocole décrit une méthode de criblage de spermatozoïdes de haute qualité avec un faible indice de fragmentation de l’ADN en utilisant les caractéristiques de motilité des spermatozoïdes et la thigmotaxie. La méthode utilise un couloir de nage horizontal en forme de U, permettant aux spermatozoïdes de haute qualité d’atteindre le côté opposé à travers des gouttelettes tampons, tandis que les spermatozoïdes morts, les débris cellulaires et les impuretés sont exclus.
Le sperme humain est un mélange complexe comprenant des spermatozoïdes progressivement mobiles, des spermatozoïdes non progressivement mobiles, des spermatozoïdes immobiles, des débris cellulaires et du plasma séminal visqueux. Les spermatozoïdes de haute qualité font référence aux spermatozoïdes progressivement mobiles avec une morphologie normale, qui présentent souvent un indice de fragmentation de l’ADN (DFI) plus faible et un potentiel de fécondation plus élevé. La préparation de spermatozoïdes de haute qualité est une étape critique de la technologie de procréation assistée par l’homme. La méthode traditionnelle de préparation des spermatozoïdes, la centrifugation à gradient de densité discontinu (DGC), prend du temps et demande beaucoup de main-d’œuvre. Une centrifugation répétée peut endommager l’ADN des spermatozoïdes, affectant ainsi la fécondation ultérieure et le développement de l’embryon. Cette étude présente une méthode de nage horizontale en forme de U (UHS) pour préparer l’injection intracytoplasmique de spermatozoïdes (ICSI), qui élimine considérablement les effets néfastes de la centrifugation sur l’ADN des spermatozoïdes. La méthode UHS consiste à créer une voie UHS à l’aide d’un milieu de fertilisation à l’intérieur d’une parabole opératoire ICSI. Une microgouttelette de milieu de fertilisation de 10 μL est placée au point de départ sur le côté gauche de la voie UHS pour retenir le sperme. Deux gouttelettes tampons supplémentaires de 10 μL de milieu de fertilisation sont positionnées à intervalles réguliers le long de la section centrale gauche de la voie, toutes les gouttelettes étant reliées par le milieu de fertilisation. La boîte est ensuite recouverte d’huile de culture et incubée pendant une nuit à 37 °C avec 6 % de CO2 pour équilibrer. Par la suite, 3 μL de sperme sont ajoutés à la microgouttelette au point de départ. Des spermatozoïdes de haute qualité nagent sur le côté droit de la voie UHS, facilitant leur aspiration dans l’aiguille d’injection ICSI. Les spermatozoïdes morts, les débris cellulaires et autres impuretés visqueuses restent en grande partie au point initial ou dans les gouttelettes tampons. Nous avons traité simultanément 21 échantillons de sperme en utilisant les techniques UHS et DGC et comparé leurs DFI. Les résultats ont montré que l’IFD dans le groupe DGC était de 5,5 % ± 3,2 %, tandis que l’IFD dans le groupe UHS était de 1,7 % ± 1,1 %. La différence entre les deux groupes était statistiquement significative (P < 0,05).
Les techniques d’optimisation du sperme et de préparation des spermatozoïdes jouent un rôle crucial dans l’obtention de fractions cellulaires enrichies en spermatozoïdes structurellement et fonctionnellement supérieurs, ce qui constitue une étape clé de la technologie de procréation assistée humaine1. L’objectif de l’optimisation du sperme est de : (1) Réduire ou éliminer les prostaglandines, les cellules immunitaires, les anticorps anti-spermatozoïdes, les spermatozoïdes immobiles de mauvaise qualité, les bactéries et les débris dans le plasma séminal ; (2) Réduire ou éliminer la viscosité du sperme ; et (3) Favoriser la capacité des spermatozoïdes et améliorer la capacité de fécondation. Une technique idéale de préparation des spermatozoïdes devrait permettre de récupérer une population de spermatozoïdes hautement fonctionnelle qui préserve l’intégrité de l’ADN et n’induit pas de dysfonctionnement par la production d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) par les spermatozoïdes et les leucocytes2.
La technologie de préparation du sperme la plus utilisée actuellement est la méthode DGC. Les avantages de cette méthode sont son taux de récupérationélevé3 et sa standardisation facile. Dans la pratique, il peut être sélectionné de manière flexible en fonction de la qualité de l’éprouvette pour la méthode de gradient de double densité4, la méthode mini-DGC ou la méthode de centrifugation à gradient monocouche5. Cette méthode peut être utilisée pour préparer des spermatozoïdes de haute qualité avec une bonne vitalité, exempts de débris cellulaires, de globules blancs contaminés, de cellules non germinales et de cellules germinales dégénérées. Cependant, l’inconvénient de cette méthode est qu’elle nécessite une centrifugation, ce qui peut endommager l’ADN des spermatozoïdes6.
La méthode présentée ici a été adaptée de l’étude originale de Baldini et al.7, qui s’est concentrée sur la migration horizontale des spermatozoïdes dans des boîtes d’injection. Cette méthode modifiée intègre une voie horizontale en forme de U pour séparer les spermatozoïdes de haute qualité et à forte vitalité. Il évite les dommages à l’ADN causés par la centrifugation et minimise l’influence des spermatozoïdes morts, des débris cellulaires et d’autres impuretés visqueuses lors des procédures d’injection intracytoplasmique de spermatozoïdes (ICSI).
L’approche spécifique consiste à utiliser un milieu de fertilisation pour créer une voie UHS dans la parabole opératoire ICSI. Une microgouttelette de milieu de fertilisation de 10 μL est placée au point de départ gauche de la voie UHS pour retenir le sperme. Deux gouttelettes tampons supplémentaires de 10 μL de fertilisant sont positionnées à intervalles réguliers dans la section centrale gauche de la voie UHS, et toutes les gouttelettes sont reliées par un milieu de fertilisation. Après avoir recouvert l’installation d’huile de culture, le plat est incubé pendant la nuit à 37 °C avec 6 % de CO2 pour l’équilibre. Par la suite, 3 μL de sperme sont ajoutés à la microgouttelette au point de départ sur le côté gauche de la voie UHS. Des spermatozoïdes de haute qualité nagent jusqu’à la piste sur le côté droit de la voie UHS, facilitant leur collecte avec l’aiguille d’injection ICSI. Les spermatozoïdes morts, les débris cellulaires et autres impuretés visqueuses restent principalement à l’emplacement d’origine ou dans les gouttelettes tampons.
La puce microfluidique simule le processus de sélection naturelle dans l’appareil reproducteur féminin, ce qui permet d’isoler de manière optimale les spermatozoïdes de haute qualité du sperme sans centrifugation. Ceci est essentiel pour améliorer la motilité des spermatozoïdes8, réduire l’indice de fragmentation de l’ADN des spermatozoïdes9 et améliorer les résultats de la grossesse10. Cependant, la fabrication de tels dispositifs est complexe, coûteuse et difficile à mettre en œuvre à grande échelle.
Le protocole décrit ici offre une alternative nouvelle, simple et réalisable. En exploitant les caractéristiques de motilité des spermatozoïdes, cette méthode permet d’obtenir des résultats comparables à ceux de la technologie microfluidique. Les spermatozoïdes préparés présentent une forte vitalité, de faibles indices de fragmentation de l’ADN et sont bien adaptés à une utilisation dans l’ICSI.
Cette étude a été approuvée par le comité d’éthique médicale de l’hôpital national affilié Huai’an de l’Université de médecine de Nanjing (numéro d’approbation : KY-2024-181-01). Le consentement éclairé a été obtenu chez les patients dont les échantillons ont été utilisés dans cette étude. La procédure doit être effectuée par du personnel expérimenté conformément aux bonnes pratiques de laboratoire et aux directives cliniques11,12. Les détails des réactifs et de l’équipement utilisés sont fournis dans la table des matériaux.
1. Préparation d’une parabole opératoire ICSI
2. Prélèvement d’échantillons de sperme
3. Analyse de l’échantillon de sperme
4. Prélèvement des ovocytes
5. Sélection des spermatozoïdes et opération ICSI
6. Préparation des spermatozoïdes à l’aide de la méthode DGC
7. Détection de l’intégrité de l’ADN nucléaire des spermatozoïdes (méthode de dispersion de la chromatine des spermatozoïdes, SCD)
8. Analyse statistique
Les méthodes UHS et DGC ont été utilisées pour optimiser le traitement de 21 échantillons et comparer l’indice de fragmentation de l’ADN des spermatozoïdes entre les deux méthodes. La méthode utilisant la piste UHS dans la boîte ICSI peut remplacer la DGC, ce qui peut causer des dommages aux spermatozoïdes. Les spermatozoïdes de haute qualité avec une bonne motilité progressive nagent en douceur le long du bord de la piste en forme de U (Figure 2
L’étape clé pour séparer des spermatozoïdes de haute qualité à l’aide de la méthode UHS décrite dans cet article est la mise en place d’une voie UHS avec des gouttelettes tampons. La voie UHS et les gouttelettes tampons sont créées à partir de sperme lavé et reçu. La voie UHS guide les spermatozoïdes de haute qualité pour nager librement et s’accumuler le long du bord de la piste, ce qui facilite leur collecte. Les gouttelettes tampons réduisent la viscosité du s...
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Aucun.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
7% Polyvinyl pyrrolidone Solution | Vitrolife Sweden AB | 10111 | ICSI |
Aspirator | LABOTECT | - | Aspirator |
Biological clean workbench | Suzhou Antai | - | Biological clean workbench |
Blastocyst culture medium | Vitrolife Sweden AB | 10132 | Blastocyst culture medium |
Cleavage culture medium | Vitrolife Sweden AB | 10128 | Cleavage culture medium |
CO2 incubator | Thermo Scientific | - | CO2 incubator |
Culture oil | Vitrolife Sweden AB | 10029 | OVOIL |
Disposable plastic transfer pipette | BD Falcon | 357575 | disposable plastic transfer pipette |
Fertilization medium | Vitrolife Sweden AB | 10136 | G-IVF PLUS |
ICSI operating dish | BD Falcon | 351006 | Petri dish |
Instant hyaluronidase | Vitrolife Sweden AB | 10017 | Instant hyaluronidase |
Inverted microscope | NIKON | - | Inverted microscope |
IVF Workstation | Denmark K-SYSTEM | - | IVF Workstation |
Makler counting chamber | Sefi Medical Instruments | Makler counting chamber | |
Micro operating system | NIKON | - | Micro operating system |
Oocyte processing medium | Vitrolife Sweden AB | 10130 | G-MOPS PLUS |
Optical microscope | OLYMPUS | - | Optical microscope |
Phase contrast microscope | NIKON | - | Phase contrast microscope |
Sperm Counting Board | Markler | - | Sperm Counting Board |
Sperm gradient separation solution | Vitrolife Sweden AB | 10138 | SpermGrad |
Sperm nucleus DNA integrity Kit | Shenzhen HuaKang | - | Sperm Nucleus DNA Integrity Kit (SCD) |
Stereoscopic microscope | NIKON | - | Stereoscopic microscope |
Tabletop centrifuge | HETTICH | - | Tabletop centrifuge |
Thermostatic test tube rack | GRANT | - | Thermostatic test tube rack |
Tri-gas incubator | ASTEC | - | Tri-gas incubator |
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