L'infertilité masculine est une problématique complexe qui touche de nombreux couples à travers le monde. Face à ce défi, la science a considérablement progressé dans le domaine de la procréation médicalement assistée (PMA), offrant de nouvelles options pour la création de spermatozoïdes en laboratoire. Cet article explore les différentes techniques existantes, leurs applications et les perspectives d'avenir dans ce domaine en constante évolution.
Techniques d'obtention de spermatozoïdes
La médecine moderne offre une variété de méthodes pour obtenir des spermatozoïdes utilisables dans les techniques de reproduction assistée, en améliorant constamment la qualité des échantillons et en minimisant l'agressivité des procédures.
Ponction testiculaire
La ponction testiculaire est une technique qui consiste à prélever des spermatozoïdes directement dans le testicule ou l'épididyme par aspiration à l'aide d'une aiguille, sous anesthésie locale. C'est une procédure généralement bien tolérée et présentant un faible risque de complications. Elle est particulièrement utile dans les cas d'hommes vasectomisés, d'obstruction des voies spermatiques ou de fibrose kystique.
Technique MESA (Microchirurgical Epididymal Sperm Aspiration)
La technique MESA consiste en l'aspiration de spermatozoïdes de l'épididyme par microchirurgie. Elle est indiquée pour améliorer la récupération des spermatozoïdes et réduire la quantité de tissu prélevé du testicule. Cette technique implique une incision transversale dans la région avasculaire de la portion centrale de l'épididyme, en évitant les vaisseaux sanguins.
Biopsie testiculaire
La biopsie testiculaire est une intervention chirurgicale qui permet d'obtenir des spermatozoïdes en ouvrant la peau du testicule sur 2 à 3 cm, afin de prélever du tissu testiculaire contenant des spermatozoïdes. Le tissu prélevé est ensuite divisé : une partie est destinée aux techniques de reproduction et l'autre à son étude. Dans certains cas, plusieurs échantillons peuvent être prélevés de différentes zones du testicule. La biopsie est généralement réalisée sous sédation, bien qu'elle puisse être effectuée sous anesthésie locale selon la tolérance du patient. Ce type de biopsie est souvent utilisé pour identifier la cause de l'infertilité masculine lorsqu'un spermogramme révèle des anomalies et que d'autres examens n'ont pas permis d'établir un diagnostic. Des études de division cellulaire peuvent également être réalisées pour évaluer la structure, la composition et l'organisation chromosomique des différentes étapes de la formation des spermatozoïdes, et ainsi aider à prévenir les fausses couches à répétition d'origine masculine.
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Comparaison entre ponction et biopsie testiculaire
L'objectif principal de la ponction et de la biopsie testiculaire est d'obtenir le matériel testiculaire le plus approprié (spermatozoïdes) pour assurer le succès du traitement de reproduction assistée, tout en minimisant les dommages au testicule. Le biologiste doit évaluer la viabilité de l'échantillon dès son extraction et informer l'urologue si davantage de matériel est nécessaire. L'urologue, quant à lui, doit fournir le meilleur matériel possible sans nuire au testicule. Dans la plupart des cas, le matériel obtenu par ponction peut être aussi approprié que celui obtenu par biopsie. Cependant, la biopsie peut entraîner davantage de douleur, de dommages au testicule, de risques et une récupération plus longue. Le choix entre ces deux techniques dépend de différentes conditions spécifiques à chaque patient. La ponction présente l'avantage d'obtenir tout le matériel nécessaire sans endommager les testicules et est généralement moins coûteuse. La qualité du matériel dépend davantage du patient lui-même que de la technique utilisée.
Fécondation in vitro (FIV) et ICSI
Les techniques de PMA, telles que la fécondation in vitro (FIV) et l'ICSI (injection intracytoplasmique de spermatozoïdes), sont des solutions couramment utilisées lorsque des spermatozoïdes sont obtenus par les méthodes décrites ci-dessus.
Processus de FIV
La FIV est une technique "in vitro" car la fécondation a lieu en dehors du corps de la femme. Chez la femme, la réserve d'ovules dans les ovaires diminue avec l'âge. La stimulation ovarienne, un traitement hormonal administré par injection, vise à obtenir le développement simultané de plusieurs follicules et à prélever les ovocytes avant l'ovulation. Ce traitement est surveillé par échographies et dosages hormonaux. Lorsque les follicules sont matures, l'ovulation est déclenchée, et les ovocytes sont prélevés par voie vaginale sous contrôle échographique, sous anesthésie ou analgésie. Les liquides folliculaires contenant les ovocytes sont ensuite transmis au laboratoire. Le recueil du sperme par masturbation a lieu au laboratoire. Le sperme est préparé sur place le jour de la ponction ovarienne. Dans des situations particulières, des spermatozoïdes préalablement congelés peuvent être utilisés. Après le recueil et la préparation, les spermatozoïdes sont simplement déposés au contact des ovocytes dans une boîte de culture contenant un milieu nutritif et placée dans un incubateur à 37°C. Les spermatozoïdes mobiles viennent spontanément au contact de l'ovocyte, et un seul spermatozoïde fécondera celui-ci.
ICSI (Injection Intracytoplasmique de Spermatozoïdes)
Dans certaines situations, la technique de la FIV peut être associée à l'ICSI, où un seul spermatozoïde est injecté directement dans l'ovocyte. Cette technique est employée dans les cas d'obstruction de la voie séminale, congénitale ou acquise, comme l'absence des canaux déférents, souvent associée à la fibrose kystique. L'obtention de spermatozoïdes vivants et l'injection d'un seul d'entre eux dans chaque ovule de la partenaire, préalablement obtenu par stimulation et ponction ovarienne, permettent de contourner les problèmes de mobilité ou de capacité de fécondation des spermatozoïdes.
Étapes suivant la fécondation
Le lendemain de la ponction, les ovocytes fécondés (zygotes) sont identifiables par la présence de deux noyaux, appelés pronucléi. Tous les ovocytes ne sont pas forcément fécondés. Les zygotes deviennent des embryons de deux à quatre cellules en 24 heures, puis de six à huit cellules 24 heures plus tard. Dans la majorité des cas, les embryons sont transférés dans l'utérus deux à trois jours après la ponction. Le transfert embryonnaire est un geste simple et indolore, réalisé au moyen d'un cathéter fin et souple introduit par voie vaginale dans l'utérus. L'embryon est déposé à l'intérieur de l'utérus.
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Congélation d'embryons
Le nombre d'embryons obtenus peut être supérieur au nombre d'embryons transférés. Dans ce cas, les embryons non transférés, dits "surnuméraires", qui présentent des critères de développement satisfaisants, peuvent être congelés. Ces embryons, après décongélation, pourront être placés dans l'utérus lors d'un cycle ultérieur.
Risques et complications potentielles
Malgré les avancées technologiques, il est important de noter que le processus de PMA peut être interrompu pour diverses raisons, telles que la non-réponse des ovaires à la stimulation, la maturité des ovocytes, les caractéristiques du sperme ou le potentiel évolutif des embryons. Des effets indésirables peuvent également survenir en cours de traitement. On observe généralement un taux légèrement plus élevé de poids de naissance inférieur à la normale et de naissances prématurées chez les enfants conçus par FIV. La ponction ovarienne, comme tout geste chirurgical, comporte des risques, tels que l'hyperstimulation ovarienne, qui peut se manifester par une augmentation de la taille des ovaires, une gêne ou des douleurs abdominales, des nausées, des vomissements ou une diarrhée. Dans des cas exceptionnels, l'hyperstimulation ovarienne peut avoir des conséquences sévères, comme la formation de caillots sanguins.
Dépistage et suivi
Un dépistage des marqueurs viraux est effectué lors de don de sperme en vue d'AMP. Le premier test de grossesse est réalisé environ quinze jours après l'insémination ou la ponction. Une première échographie est faite environ un mois après l'insémination ou le transfert. De légers saignements peuvent survenir au cours des premiers mois de grossesse, et il est important de contacter immédiatement le médecin en cas de saignement. Un suivi spécifique peut parfois être instauré.
Techniques de préparation du sperme
Les techniques de préparation du sperme en vue d'une AMP sont basées sur la séparation des spermatozoïdes du liquide séminal (lavage), suivie d'une sélection d'une sous-population considérée comme la plus fécondante, car constituée de gamètes majoritairement mobiles et morphologiquement normaux. Les deux techniques les plus répandues sont la migration ascendante et la centrifugation sur gradient de Percoll discontinu. Cette dernière est particulièrement recommandée lorsque la mobilité des spermatozoïdes est médiocre. Différents agents pharmacologiques, comme la pentoxifylline, ont été proposés pour améliorer la mobilité et le pouvoir fécondant des gamètes mâles, mais les résultats sont inconstants et variables d'un spécimen à l'autre.
Tests d'investigation du pouvoir fécondant
De nombreux tests d'investigation du pouvoir fécondant sont actuellement disponibles, permettant de choisir la technique d'AMP offrant le plus de chances de succès. Par exemple, lorsque les paramètres du mouvement sont très perturbés, ou si un test d'attachement à la zone pellucide s'avère négatif, une technique d'ICSI est préférable à une FIV classique.
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Perspectives d'avenir : Création de spermatozoïdes in vitro à partir de cellules souches
Des chercheurs ont annoncé avoir réussi une première mondiale : la production en laboratoire de spermatozoïdes humains à partir de cellules souches. Cette avancée pourrait aider certains hommes infertiles à devenir pères. La start-up Kallistem a développé une technologie de thérapie cellulaire permettant la différenciation des cellules souches germinales afin de produire, hors du corps, des spermatozoïdes morphologiquement normaux. Leur système Artistem permet de réaliser l'intégralité du processus naturel produisant les spermatozoïdes, appelé spermatogenèse.
Le système Artistem de Kallistem
Le système Artistem combine deux expertises, en culture cellulaire et en biomatériaux. Des portions de tubes séminifères prélevés chez l'homme sont introduites dans un tube de deux millimètres de diamètre fabriqué à partir d'un hydrogel en chitosane. L'ensemble baigne dans un milieu de culture adapté contenant tous les éléments nécessaires à la multiplication et à la croissance des cellules germinales. Ce bioréacteur assure un confinement parfait des tubes séminifères, propice à une spermatogenèse intégrale.
Applications potentielles
Le dispositif de l'équipe lyonnaise pourrait aider deux types de patients : les garçons atteints d'un cancer qui subissent une radio ou une chimiothérapie avant leur puberté, et les hommes infertiles à cause d'un blocage de leur spermatogenèse (azoospermie sécrétoire), à condition que leurs tubes séminifères contiennent des cellules germinales et des cellules de Sertoli. Au-delà de la procréation médicale assistée, le dispositif pourrait devenir un précieux outil pour la recherche.
Précautions et études nécessaires
Avant d'arriver à une possible utilisation de cette technique en clinique ou en recherche, d'autres études sont nécessaires. Il faut notamment vérifier chez les rats que les spermatozoïdes obtenus in vitro sont en bon état biochimique, génétique et épigénétique, qu'ils sont bien fécondants et qu'ils donnent naissance à des ratons avec des organes et un comportement complètement normaux.
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