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Insémination artificielle : vers de nouveaux marqueurs de fertilité des spermatozoïdes porcins

L’insémination artificielle fait aujourd’hui partie des techniques de gestion des troupeaux des animaux d’élevage. La qualité de la semence des mâles reproducteurs est un des critères primordiaux dans la réussite de l’insémination. De nombreuses méthodes in vitro d’évaluation de la qualité de la semence ont été mises en place et appliquées en routine. Cependant, il n’existe pas de marqueurs in vitro directement liés à la fertilité in vivo. En étudiant la maturation de spermatozoïdes de porcs, grâce à une nouvelle approche développée dans leur laboratoire, les chercheurs de l’Unité PRC ont identifié de nouvelles protéines membranaires, qui pourraient permettre d’identifier un protéome, un ensemble de protéines, essentiel à la capacité fertilisante des gamètes mâles.

Le domaine de Bourges Galle à Avord (18520) est une unité expérimentale pluri-espèces, avec 2 principaux axes de recherche : l'amélioration génétique et la sélection animale. Le troupeau expérimental porcin est composé de 160 truies et renouvellement . L'unité  est rattaché scientifiquement à l'UR 337, Station de Génétique Quantitative Appliquée (SGQA), de Jouy-en-Josas. © CATTIAU Gilles
Mis à jour le 22/03/2013
Publié le 10/11/2011

La mise en place de l’insémination artificielle en France à partir des années 1960 a bouleversé les pratiques de gestion des troupeaux et a permis une amélioration des performances zootechniques des animaux de rente par une plus grande diffusion de la semence de mâles d’élite au potentiel génétique remarquable. La qualité du sperme de ces géniteurs est évaluée afin d’assurer au mieux le succès de l’insémination. C’est pourquoi, de nombreux tests macroscopiques (évaluation de la couleur des éjaculats, volume, …) et microscopiques (motilité cellulaire, densité, aspects,…) sont pratiqués dans les centres d’insémination. Cependant, bien que ces critères soient importants pour estimer la qualité des gamètes mâles, aucun d’entre-eux ne permet de déterminer la fertilité in vivo de la semence récoltée et diffusée, c'est-à-dire la capacité des spermatozoïdes à fusionner avec un oocyte.

De nombreuses études ont montré que les protéines des membranes des cellules reproductrices mâles et femelles jouaient un rôle fondamental dans l’interaction spermatozoïde-oocyte. Quelques protéines ont déjà été identifiées à la surface des gamètes mâles. Cependant les techniques employées, en raison de raison de la faible activité de synthèse protéique des spermatozoïdes, de la difficulté de séparer les différents compartiments cellulaires (membrane, cytosol, …) n’ont pas permis d’identifier de façon quantitative et qualitative toutes les protéines membranaires.

Pour mettre en évidence de façon spécifique les protéines membranaires des spermatozoïdes, les chercheurs de la PRC ont développé une nouvelle approche. Pour cela, les scientifiques ont « marqué » les protéines à la surface de spermatozoïdes matures et immatures intacts avec une molécule, la sulfo-NHS-Biotine qui a une affinité spécifique pour les acides aminés lysines. Cette molécule ne pouvant franchir une membrane plasmique intacte, elle se fixe seulement que sur les protéines externes de la cellule. Après séparation des différents compartiments cellulaires par centrifugation, les protéines « biotinées » ont été extraites à l’aide de billes magnétiques recouvertes de streptavidine, molécule ayant une affinité très élevée pour la biotine. Une fois les protéines débarrassées de la biotine par un clivage spécifique, elles sont séparées par électrophorèse sur gel d’acrylamide puis identifiées par spectrométrie de masse.

C’est ainsi que les chercheurs ont pu identifier à la surface de spermatozoïdes une trentaine de protéines différentes présentant des variations quantitatives entre cellules matures et immatures, notamment dans la zone péri-acrosomale. Près de la moitié de ces molécules ont été mises en évidence pour la première fois à la surface de spermatozoïdes. Même si pour certaines protéines leurs activités sont connues (molécules d’aide au repliement comme les HSP70 et HSP90, molécules pour lutter contre le stress oxydatif comme la peroxiredoxin-5), la fonction précise de la plupart de ces molécules reste à découvrir.

Ainsi, la présence de molécules caractéristiques des spermatozoïdes matures peut permettre le développement de tests de sélection et des études complémentaires pourront aider à identifier de potentiels marqueurs de fertilité... et peut être de sexage par l’identification de protéines membranaires spécifiques des gamètes portant le chromosome x ou y !

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

  • Xavier DRUART (02 47 42 79 49) Unité Mixte de Recherche Physiologie de la Reproduction et du Comportement
Département(s) associé(s) :
Physiologie animale et systèmes d’élevage
Centre(s) associé(s) :
Val de Loire