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Abstract

Contexte/objectifs : L’hyperviscosité du sperme (SHV) est l’un des facteurs significatifs impliqués dans la mauvaise qualité du sperme et l’infertilité masculine. Elle entraîne également des problèmes majeurs lors des techniques de reproduction assistée et du processus de fécondation in vitro. Bien que l’influence de l’hyperviscosité sur la qualité du sperme, le taux de fécondation et l’infertilité masculine ait été largement considérée, les mécanismes moléculaires et cellulaires de ces anomalies ne sont pas bien compris. Dans cette revue, nous avons cherché à discuter les mécanismes cellulaires et moléculaires proposés de la SHV sur le système reproducteur masculin, l’importance du stress oxydatif (OS) et les mécanismes par lesquels la SHV induit l’OS et l’altération d’autres antioxydants. Méthodes : Une recherche PubMed/Medline et EM-BASE a été effectuée en utilisant les mots-clés :  » hyperviscosité du sperme « ,  » stress oxydatif  » et  » infertilité masculine « . Conclusion : Le stress oxydatif induit par les espèces réactives de l’oxygène peut être considéré comme un mécanisme majeur chez les patients dont le sperme est hyperviscositaire. Il est associé à la fragmentation de l’ADN, à la peroxydation des lipides et à la désintégration de la membrane des spermatozoïdes, à l’apoptose, à l’épuisement des antioxydants et, par la suite, à la mauvaise qualité du sperme et à l’infertilité masculine. Par conséquent, la thérapie antioxydante peut améliorer les principaux effets pathologiques du sperme d’hyperviscosité, notamment les dommages oxydatifs et l’inflammation, sur la qualité et la fonction des spermatozoïdes. D’autres études contrôlées randomisées sont nécessaires pour confirmer ces résultats et faire une comparaison entre les effets de divers antioxydants tels que la N-acétyl-cystéine et la curcumine sur le problème de fertilité chez les patients ayant un sperme hypervisque.

© 2019 The Author(s) Published by S. Karger AG, Basel

Introduction

L’infertilité est maintenant considérée comme l’un des problèmes de santé importants chez les couples du monde entier. Il existe de nombreux facteurs qui affectent les paramètres et la fonction des spermatozoïdes et par la suite la fertilité masculine . Les anomalies génétiques, les mutations moléculaires, les défauts hormonaux, l’altération de la spermatogenèse, la carence nutritionnelle de certains oligo-éléments et vitamines, les problèmes d’obstruction et les dommages structurels tels que la varicocèle, les agents environnementaux et le style de vie sont regroupés comme des facteurs populaires qui affectent la fonction du sperme humain et les processus de fécondation .

L’hyperviscosité du sperme (SHV), qui se caractérise par une apparence épaisse et coagulée, est une condition qui affecte les caractéristiques physiques et chimiques du liquide séminal humain . Le sperme ayant une viscosité normale joue un rôle essentiel dans la fonction des spermatozoïdes et le processus de fécondation. Elle facilite l’entrée des spermatozoïdes dans la glaire cervicale, maintient la vitesse de nage des spermatozoïdes après la pénétration de la glaire, régule la distribution des charges de surface sur la membrane des spermatozoïdes pendant le processus de maturation, empêche la réaction de peroxydation des lipides et maintient l’intégrité de la chromatine des spermatozoïdes. La SHV est probablement causée par un dysfonctionnement, une infection ou une inflammation des glandes accessoires masculines ou du système immunitaire. Des études récentes ont rapporté que le SHV se produit dans 12-29% des éjaculations et peut être considéré comme une raison principale de l’infertilité masculine. Il a été démontré qu’elle contribue à une mauvaise motilité des spermatozoïdes et à une mauvaise qualité du sperme, ainsi qu’à un mauvais résultat de la fécondation in vitro . Bien que les aspects pathogéniques du SHV soient maintenant clarifiés, le mécanisme exact par lequel le sperme hyperviscueux est associé à des spermatozoïdes anormaux et à l’infertilité masculine n’est toujours pas clair. L’altération de la motilité des spermatozoïdes, les difficultés techniques de la fécondation in vitro, l’inflammation, le stress oxydatif (SO) et les modifications des oligo-éléments sont les principaux mécanismes proposés du SHV sur l’infertilité masculine (Fig. 1). Dans les sections suivantes, nous discuterons de ces mécanismes proposés dans lesquels le SHV induit une altération de la spermato-genèse et une infertilité masculine.

Motilité des spermatozoïdes

L’altération du mouvement normal des spermatozoïdes est considérée comme l’un des mécanismes importants par lesquels la SHV conduit à l’infertilité masculine . De nombreuses études ont démontré que le SHV est associé à une réduction de la motilité des spermatozoïdes en raison d’un effet de piégeage du sperme hypervis-creux . Elle contribue à la pathogenèse de différentes formes d’asthénozoospermie et d’infertilité masculine . Des études récentes ont révélé des corrélations négatives significatives entre la VCS et la motilité des spermatozoïdes, le degré de motilité, le nombre total de spermatozoïdes mobiles et la vitalité des spermatozoïdes. La motilité normale des spermatozoïdes est un facteur critique pour l’entrée des spermatozoïdes dans le mucus cervical, l’interaction sperme-œuf et le processus de fécondation. Par conséquent, le sperme hypervisque emprisonne les spermatozoïdes dans la masse fibreuse ou mucoïde et empêche leur progression normale dans les voies génitales féminines.

Fécondation in vitro

Comme le plasma séminal joue un rôle important dans les événements menant à la fécondation, le SHV peut également entraîner des complications in vivo et in vitro qui ont des conséquences négatives dans le cadre de la technologie de reproduction assistée . Le sperme hyperviscueux entraîne certaines difficultés pour la séparation correcte des spermatozoïdes et leur nombre. Le SHV est associé à de mauvais résultats de l’hyperstimulation ovarienne contrôlée et de l’insémination intra-utérine. Elle réduit les taux de fécondation chez les patients qui suivent des programmes de fécondation in vitro. Le SHV peut également entraîner certaines difficultés techniques dans la manipulation des échantillons de sperme, lors de l’utilisation de gradients de Percoll pour préparer les spermatozoïdes pour la fécondation in vitro .

Déficience de l’absorption du zinc

Le SHV, qui est causé par l’hypofonctionnement de la vésicule séminale, peut conduire à une proportion accrue de fluide prostatique qui contient du zinc (Zn) . Le zinc du plasma séminal provient principalement de la prostate et peut refléter la fonction du secrétaire prostatique. L’augmentation du niveau de zinc en l’absence d’un ligand de zinc de la vésicule séminale peut inhiber la décondensation de la chromatine des spermatozoïdes, ce qui peut entraîner une instabilité de la chromatine. Des études récentes ont signalé une augmentation des défauts d’intégrité et d’encapsulation de la chromatine chez les patients dont le sperme est hyperviscueux. Un mauvais conditionnement ou une mauvaise intégrité de la chromatine sont associés à des lésions de l’ADN des spermatozoïdes et à un risque accru d’infertilité et d’issue de grossesse. En outre, le zinc possède des propriétés antioxydantes et joue le rôle de cofacteur pour différents antioxydants tels que la Cu/Zn-superoxyde dismutase . Compte tenu des propriétés antioxydantes du zinc, un apport réduit en zinc chez les patients atteints du HSV peut entraîner un OS et, par la suite, des dommages à l’ADN des spermatozoïdes, une per-oxydation des lipides membranaires, une apoptose et une mauvaise qualité du sperme .

Changements dans les oligo-éléments

Le HSV stimule non seulement la surproduction d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) et les dommages oxydatifs par l’induction de l’inflammation, mais il conduit également à des altérations dans le contenu du fructose du plasma séminal, de l’acide ascorbique, du calcium et du zinc, qui à leur tour exercent des influences négatives sur la fonction des spermatozoïdes ou la capacité de fertilisation des spermatozoïdes . Mahran et al. ont signalé une corrélation négative significative entre le SHV et les niveaux de fructose, d’acide ascorbique, de zinc et de calcium dans le plasma séminal. Ils ont également observé que le niveau accru de leucocytes est corrélé négativement avec les concentrations d’acide ascorbique, de fructose, de zinc et de calcium. Dans une autre étude, Gonzales et al. ont rapporté des niveaux réduits de fructose chez les patients SHV. Ces oligo-éléments sont nécessaires à la spermatogenèse, à la production d’énergie, à la fonction normale des spermatozoïdes, à la motilité des spermatozoïdes, à la protection des spermatozoïdes contre les ROS et au processus de fécondation. Par conséquent, des niveaux réduits de ces éléments chez les patients dont le sperme est hyperviscueux ont un impact négatif sur la spermatogenèse, la qualité du sperme et la fertilité masculine. En outre, le fructose et l’acide ascorbique sont des biomarqueurs de la fonction des vésicules séminales, tandis que le calcium et le zinc sont des biomarqueurs de la fonction prostatique. Ainsi, l’analyse physique de l’éjaculat, y compris la viscosité, peut être cliniquement utile pour l’évaluation de l’activité sécrétoire de ces glandes accessoires masculines .

OS

La SO induite par les radicaux libres, en particulier les ROS, est maintenant considérée comme l’un des principaux facteurs idiopathiques qui affectent les spermatozoïdes humains . Il est maintenant considéré comme l’une des principales raisons de l’infertilité masculine, c’est-à-dire que 30 à 40 % des hommes infertiles ont une teneur accrue en ROS dans leur plasma séminal . Des études récentes ont indiqué que le SO est le principal mécanisme des effets du HSV sur la mauvaise qualité du sperme. Le SO est une condition dans laquelle la teneur en radicaux libres dépasse les niveaux d’antioxydants. Les ROS tels que les radicaux hydroxyles (OH- ), le radical anionique superoxyde (O2- -) et le peroxyde d’hydrogène (H2O2) sont des agents très réactifs qui interagissent avec les macromolécules cellulaires pour compenser leur déficit en électrons. Bien que les radicaux libres soient essentiels pour la capacitation des spermatozoïdes et la réaction acrosomique à une concentration physiologique, ils peuvent oxyder l’ADN, les protéines et les lipides à des concentrations élevées .

Les spermatozoïdes humains sont particulièrement sensibles aux ROS car ils ont des niveaux élevés d’acides gras polyinsaturés au niveau de leur membrane. En outre, ils perdent la plupart de leurs antioxydants cytoplasmiques au cours de la spermio-génèse . Par conséquent, l’augmentation de la teneur en ROS et la réduction subséquente des niveaux d’antioxydants du plasma séminal peuvent augmenter les dommages à l’ADN des spermatozoïdes, la peroxydation des lipides membranaires, et finalement les dommages aux spermatozoïdes et le risque accru d’infertilité masculine. Le 8-OHdG, le malondialdéhyde et le carbonyle des protéines sont des biomarqueurs de l’oxydation de l’ADN, des protéines et des lipides. De nombreuses études ont rapporté une augmentation du contenu de ces biomarqueurs dans le plasma séminal de patients infertiles.

Les leucocytes, en particulier les neutrophiles et les macrophages, et les spermatozoïdes dysfonctionnels sont les principales sources endogènes de production de ROS dans le sperme humain . La surproduction de ROS dans le sperme humain affecte la fonction mitochondriale des cellules spermatiques et par la suite la mo-tilité des spermatozoïdes . Au cours d’une infection ou d’une inflammation, les leucocytes peuvent libérer jusqu’à 100 fois plus de ROS que la normale et contribuer à l’OS . Un grand nombre d’études ont signalé une leucocytospermie chez des patients infertiles . L’augmentation du nombre de leucocytes du plasma séminal et des cytokines pro-inflammatoires telles que l’IL-6, l’IL-8 et le facteur de nécrose tumorale est associée à une surproduction de ROS, à des dommages oxydatifs à l’ADN des spermatozoïdes, aux lipides membranaires et, par la suite, à l’apoptose et aux anomalies des spermatozoïdes .

Les leucocytes sont particulièrement responsables du développement du SHV, car ils sont augmentés pendant l’infection et produisent des niveaux élevés de ROS . Les patients dont le sperme est hypervisqueux ont un pourcentage élevé de leucocytes par rapport aux hommes non hypervisqueux. Des études récentes ont indiqué une corrélation positive significative entre la leucocytospermie et l’hyperviscosité du sperme. Dans une étude, Mahran et al. ont observé une leucocytospermie chez 37,5 % des hommes infertiles dont le sperme était hypervisque. De plus, l’augmentation du nombre de leucocytes chez les patients atteints de SHV était corrélée négativement avec la motilité et la vitalité des spermatozoïdes. Ils ont suggéré que le SHV semble être le résultat d’une infection ou d’une inflammation dans 75% des cas. Elis et al. ont proposé que la thérapie anti-inflammatoire peut traiter avec succès le SHV léger.

Des preuves récentes ont démontré que l’OS induit par ROS est le mécanisme majeur du HSV sur la mauvaise qualité des spermatozoïdes et l’infertilité masculine chez les patients avec du sperme hyperviscueux . L’OS a également été signalé comme étant associé à un sang hyperviscueux. Dans une étude de Harisa et al. ils ont observé une augmentation des niveaux de malon-dialdéhyde et de protéine carbonyle chez les patients dont la viscosité du sang était plus élevée. Ils ont également montré que l’augmentation des concentrations de malondialdéhyde et de protéine carbonyle est corrélée à l’augmentation des degrés de viscosité. Dans une autre étude de Kasperczyk et al. ils ont rapporté que la viscosité du sang entier est associée à l’OS, à l’agrégation des érythrocytes et à une diminution du niveau de malondialdéhyde.

Bien que ces données suggèrent que l’OS est un contributeur à la SHV, le mécanisme exact dans lequel la SHV augmente l’OS n’est pas bien compris. L’un de ces mécanismes est probablement lié à l’augmentation du niveau de spermatozoïdes anormaux chez les patients atteints de SHV. Les patients présentant un sperme hyperviscueux ont un pourcentage plus élevé de spermatozoïdes anormaux dans leur sperme par rapport aux individus sains. Les spermatozoïdes dysfonctionnels étant l’une des principales sources de production de ROS, le nombre accru de spermatozoïdes immatures et anormaux chez les patients atteints de SHV peut expliquer l’existence plus élevée de ROS dans leur sperme. En outre, le nombre de leucocytes, qui constituent l’autre source importante de production de ROS, dans le sperme des patients HSV est supérieur à celui des hommes dont le sperme est normal. Par conséquent, l’augmentation du nombre de leucocytes à la suite d’une inflammation ou d’une infection chez les patients atteints du HSV peut être considérée comme l’autre raison principale de la surproduction de ROS et de OS chez ces patients. L’augmentation des ROS chez les patients atteints du HSV peut diminuer la concentration efficace des antioxydants du plasma séminal et, par conséquent, augmenter les effets nocifs des ROS sur les spermatozoïdes. Ainsi, l’altération des antioxydants du sperme peut être considérée comme l’un des autres principaux mécanismes d’action du SHV sur la mauvaise qualité du sperme. Dans une étude de Siciliano et al. ils ont rapporté une déficience sévère des antioxydants de haut et bas poids moléculaire chez les patients SHV. Layali et al. ont indiqué que le sperme hypervisque altère la capacité antioxydante totale du plasma séminal, ce qui est éventuellement associé à la peroxydation des lipides de la membrane du sperme. De même, Aydemir et al. ont trouvé des niveaux de malondialdéhyde plus élevés dans le plasma séminal des patients dont le sperme est hypervisqueux par rapport aux individus non-visqueux. Ces résultats suggèrent qu’un nombre accru de spermatozoïdes anormaux et de cytokines inflammatoires ainsi qu’une déficience sévère des antioxydants, qui sont associés à une peroxydation lipidique accrue de la membrane des spermatozoïdes, peuvent être la principale raison de la mauvaise qualité des spermatozoïdes chez les patients SHV.

Conclusion

Le SHV peut être considéré comme l’une des principales raisons de la mauvaise qualité des spermatozoïdes chez les hommes ayant un sperme hypervisqueux. L’altération de la motilité des spermatozoïdes, la déficience de l’absorption du zinc, les modifications des oligo-éléments, la mauvaise qualité du sperme, l’augmentation du nombre de leucocytes et de la production de ROS, et l’OS sont les principaux mécanismes par lesquels le SHV induit des anomalies du sperme et l’infertilité masculine. L’altération des antioxydants et de l’OS du plasma séminal est le principal mécanisme du SHV, qui peut être associé à des dommages à l’ADN des spermatozoïdes, à la peroxydation des lipides membranaires, à l’instabilité de la chromatine des spermatozoïdes et à un faible taux de fécondation. Par conséquent, le traitement avec des antioxydants peut être utile chez les patients présentant un sperme hyperviscueux pour protéger les spermatozoïdes des dommages oxydatifs. Cependant, des études supplémentaires sur les traitements possibles et les causes du SHV sont essentielles pour améliorer la fertilité et le succès des procédures de technologie de reproduction assistée.

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