Induction de la réaction acrosomique avant l'ICSI (RA-ICSI)

Introduction La microinjection intracytoplasmique de spermatozoïdes (ICSI) produit 70 % des ovocytes et des zygotes fécondés qui se développent pour la plupart normalement. Pour réaliser l'ICSI, un spermatozoïde est prélevé sur une suspension de sperme après migration en gradient. Il est ensuite immobilisé en cassant son flagelle à l'aide d'une micropipette, et introduit dans le cytoplasme de l'ovocyte.

Le taux de réaction acrosomique spontanée chez l'homme est inférieur à 20 %. Deux études sur le pourcentage d'acrosomes ayant réagi et les spermatozoïdes immobilisés ont montré que 95 % d'entre eux présentaient une déstabilisation de la membrane mais seulement 17,8 % d'entre eux avaient fait une PR complète. Autrement dit, lorsque l'on microinjecte 10 spermatozoïdes, seuls 2 d'entre eux sont complètement débarrassés de leur matériel acrosomique. Tous les autres sont introduits dans l'ovocyte avec du matériel acrosomique. Mais ce matériel ne pénètre normalement pas dans l'ovocyte car la réaction acrosomique est un préalable au passage de la zone pellucide qui entoure l'ovule.

L'importance de l'utilisation d'un spermatozoïde ayant réagi avec l'acrosome pour le succès de l'ICSI a déjà été mise en évidence chez plusieurs espèces animales. Il a été démontré que l'induction de la réaction acrosomique chez la souris conduit à des taux de fécondation plus élevés (de 30% à environ 60%). Il en est de même, chez le lapin et le cheval. Kimura et al. ont également rapporté que des ovocytes de souris injectés avec du sperme de lapin et de hamster sans acrosome présentaient une activation nucléaire et un arrêt du développement embryonnaire sans atteindre le stade à deux cellules. Cette « cytotoxicité » des mêmes spermatozoïdes disparaît lorsqu'ils sont libérés de leurs acrosomes avant l'injection. Dans une autre étude, l'effet néfaste sur la survie des ovocytes de la présence de l'acrosome lors de l'injection des têtes spermatiques a été démontré chez le hamster doré. Tous les ovocytes microinjectés avec du sperme intact sur l'acrosome étaient morts, tandis que seuls ceux injectés avec du sperme ayant réagi sur l'acrosome ont non seulement survécu, mais se sont également développés au stade de deux pronucléus dans 79 % des cas et ont permis d'obtenir des naissances vivantes (19 %).

L'équipe de Yanagimachi a rapporté une étude sur l'effet potentiellement dangereux de l'incorporation de l'acrosome de spermatozoïdes de différentes espèces au sein des ovocytes de souris. Selon ces auteurs, les composants nocifs seraient probablement les enzymes telles que l'acrosine de type trypsine et l'hyaluronidase, puisque leur injection imitait les effets de l'ICSI avec un sperme sans acrosome. Dans la même étude, il a été confirmé que les effets toxiques étaient corrélés à la taille de l'acrosome et donc au contenu en enzymes protéases.

Les effets toxiques de l'acrosome et de son contenu ont été décrits explicitement par Morozumi et Yanagimachi. Elle induit une déformation de l'ovocyte avec un aspect irrégulier, un œdème ou une cytolyse avec un aspect de cytoplasme pseudo-vacuolé. De plus, il a été établi que les dommages causés par les enzymes exogènes ou acrosomales étaient corrélés à la perturbation du cytosquelette de l'ovocyte par une accumulation aberrante de microtubules dans le cortex de l'ovocyte.

Outre les altérations morphologiques et ultrastructurales de l'ovocyte, l'incorporation de l'acrosome peut entraîner une absence d'activation nucléaire de l'ovocyte. Kasaï et al. ont rapporté que l'achèvement de la méiose des ovocytes se produisait plus rapidement si le sperme était libéré de l'acrosome. De même, une augmentation du taux de fécondation après ICSI avec du sperme ayant réagi avec l'acrosome a été observée chez les porcs. L'étude de Morozumi et al. ont également démontré que l'induction de la réaction acrosomique des spermatozoïdes de plusieurs espèces avant l'ICSI entraînait une accélération de l'activation des ovocytes, qui se manifestait dans les spermatozoïdes humains. Cela a été mis en évidence par les différences significatives entre les profils d'oscillations calciques après ICSI avec des spermatozoïdes intacts ou ayant réagi avec l'acrosome. Les ondes calciques enregistrées dans les ovocytes injectés avec des spermatozoïdes ayant réagi avec l'acrosome ont été caractérisées par un début et une amplitude précoces et une fréquence plus élevée. En revanche, la réponse calcique était anormalement retardée dans les ovocytes injectés avec du sperme sans acrosome.

Ainsi, les oscillations calciques altérées, les signaux « clés » d'activation des ovocytes lors de l'ICSI, sont la cause du développement anormal de l'embryon préimplantatoire jusqu'au stade blastocyste. En effet, la proportion de naissances de souris vivantes et saines est passée de 40 % à 71 %, lorsque du sperme intact ou ayant réagi avec l'acrosome est microinjecté, respectivement.

Ces mêmes études ont également montré deux choses :

• L'introduction de matériel acrosomique est d'autant plus néfaste que la quantité est importante par rapport au volume ovocytaire. Il y a donc intérêt à réduire systématiquement la quantité de matériel introduit dans le cytoplasme de l'ovocyte pour améliorer le développement embryonnaire.
• La deuxième chose est que l'induction de la réaction acrosomique avant l'ICSI améliore grandement le développement embryonnaire et donc le nombre de bébés nés par transfert d'embryon.

Bien que l'ICSI chez l'homme donne des résultats très satisfaisants, le taux de nourrissons obtenus par embryon est plus faible qu'après transfert d'embryons par FIV. Par conséquent, il existe une possibilité d'améliorer les résultats de l'ICSI par induction de la réaction acrosomique avant la microinjection.

Après plusieurs études, nous avons utilisé l'incubation des spermatozoïdes avec le liquide folliculaire (FF) du partenaire pour induire la réaction acrosomique des spermatozoïdes (Karim Rahal, 2011 Master Thesis 2). FF est en effet un puissant inducteur de l'AR. Il n'y a pas de problème de traçabilité puisque le FF de la patiente n'est utilisé que pour le sperme de son mari. Cette technique peut être appliquée aux semence les plus pauvres. Enfin, la technique s'utilise dans une routine très simple, puisque le liquide folliculaire est toujours récupéré lors du prélèvement d'ovocytes et donc disponible.