Microdélétions du chromosome Y et infertilité masculine : le point en ...

Université Joseph Fourier-Grenoble I
Chimie et Sciences du Vivant
(Arrêtés ministériels du 5 Juillet 1984 et du 30 Mars 1992)
THESE Pour obtenir le Titre de Docteur de l'Université Joseph Fourier
Discipline : Biologie Présentée et soutenue publiquement par Anne-Karen FAURE Le 28 Février 2007 Exploration du génome et de l'épigénome dans les troubles sévères de la
spermatogenèse chez l'homme Membres du Jury |Président du Jury |Pr Stefan NONCHEV |
|Directeur de thèse |Pr Sophie PISON-ROUSSEAUX |
|Rapporteurs |Dr Brigitte LE MAGUERESSE-BATTISTONI |
| |Pr Jean-Pierre SIFFROI |
|Examinateur |Dr Rachel LEVY | Thèse préparée au sein du Laboratoire
Biologie Moléculaire et Cellulaire de la Différenciation
Unité Inserm U309, Institut Albert Bonniot
Université Joseph Fourier, Grenoble I
TABLE DES MATIERES LISTE DES PRINCIPALES ABREVIATIONS 4 LISTE DES FIGURES ET DES TABLEAUX 6 AVANT-PROPOS 7 INTRODUCTION 11 1. La spermatogenèse humaine 11
1.1 Fonctions et structure du testicule humain : rappels 11
1.2 Evolution des cellules de la lignée germinale 13
1.2.1 Les spermatogonies 13
1.2.2 Les spermatocytes 15
1.2.3 Les spermatides 17
1.3 Cinétique de la spermatogenèse 19
1.4 Contrôle neuro-endocrinien de la fonction testiculaire 20
1.5 Cellules de Sertoli et régulation endocrine et paracrine de la
spermatogenèse 21
1.5.1 Période embryonnaire et foetale 21
1.5.2 Période néonatale et pré-pubertaire 24
1.5.3 Période post-pubertaire 26 2. Anomalies de la spermatogenèse 30
2.1 Les anomalies quantitatives de la spermatogenèse 30
2.2 Les cancers testiculaires 32
2.2.1 Epidémiologie et étiologie 32
2.2.2 Classification des tumeurs testiculaires 33
2.2.3 Mécanisme d'apparition des tumeurs germinales du testicule 34
2.3 Le syndrome de dysgénésie testiculaire (TDS) 35
2.3.1 Définition 35
2.3.2 Aspects cliniques 35
2.3.3 Origine du TDS : l'ante-natal comme hypothèse 38
2.3.4 Rôle des perturbateurs endocriniens 38
3. Génome somatique et spermatogenèse : le chromosome Y 42
3.1 Le chromosome Y humain 42
3.1.1 Structure du chromosome Y humain 42
3.1.2 Gènes du chromosome Y 47
3.2 Les anomalies de structure du chromosome Y 48
3.2.1 Translocations impliquant le chromosome Y 48
3.2.2 Délétions macroscopiques 49
3.2.3 Isochromosomes Y 50
3.2.4 Chromosomes Y en anneau 51
3.2.5 Les polymorphismes du chromosome Y 51
3.3 Les microdélétions du chromosome Y 53
3.3.1 Historique 53
3.3.2 Les différents types de délétions de la région MSY 55
3.3.3 Conséquences cliniques des microdélétions du chromosome Y 60
3.3.4 Méthodes et indications de la recherche des microdélétions du
chromosome Y
chez les hommes infertiles 62 4. Génome germinal et spermatogenèse 64
4.1 Les aneuploïdies dans l'espèce humaine 64
4.1.1 Généralités 64
4.1.2 Genèse des aneuploïdies dans l'espèce humaine 64
4.2 Aneuploïdies spermatiques et infertilité masculine : revue de la
littérature 67 5. Réorganisation de l'épigénome au cours de la spermatogenèse 71
5.1 Structure de l'épigénome dans la cellule somatique 71
5.2 Rôle de l'épigénome dans la cellule somatique 74
5.3 Acétylation des histones dans la cellule somatique 76
5.4 Réorganisation de l'épigénome au cours de la spermiogenèse 80
5.4.1 Incorporation des variants d'histones au cours de la
spermatogenèse 81
5.4.2 Remplacement des histones par les protéines de transition et les
protamines
au cours de la spermatogenèse humaine 82
5.4.3 Acétylation des histones au cours de la spermiogenèse 84 OBJECTIFS 86
RESULTATS 88 1. Génome et spermatogenèse 88
1.1 Exploration du génome somatique dans les troubles sévères de la
spermatogenèse
(Publication n° 1) 89
1.2 Exploration du génome germinal dans les troubles sévères de la
spermatogenèse
(Publication n°2) 90 2. Exploration de l'épigénome au cours de la spermatogenèse (Publication
n°3) 91 DISCUSSION 93 1. Génome et spermatogenèse 93
1.1 Exploration du génome somatique dans les troubles sévères de la
spermatogenèse 93
1.2 Exploration du génome germinal dans les troubles sévères de la
spermatogenèse 97 2. Exploration de l'épigénome au cours de la spermatogenèse 100 CONCLUSION GENERALE 104 BIBLIOGRAPHIE 106 ANNEXES 127
Liste des publications 155
Fiche clinico-biologique : bilan avant microinjection 158
Consentement pour une étude génétique chez une personne majeure 159
LISTE DES PRINCIPALES ABREVIATIONS ADN : Acide désoxyribonucléique
AMH : hormone anti-müllérienne
AMP : Assistance médicale à la procréation
AZF : Azoospermia factor
BPY1-2 : basic proteins Y1 et Y2
BRDT : Bromodomain testis specific
CDY : chromodomain Y
CIS : carcinome in situ
DAZ : deleted in azoospermia
DDX3Y : Dead-box protein 3 Y chromosomal
eIF1AY : eukaryotic translation-initiation factor 1A Y isoform
FISH : hybridation in situ fluorescente
FSH : follicle stimulating hormone
GDNF : Glial derived neurotrophic factor
GnRH : gonadotropin releasing hormone
H1 : histone H1
H2A : histone H2A
H2B : histone H2B
H3 : histone H3
H4 : histone H4
HAT : histone acétyl transférase
HDAC : histone déacétylase
HERV15 : Human Endogenous Retroviral 15
ICSI : intra-cytoplasmic sperm injection
Idic(Y) : chromosome Y isodicentrique
Insl3 : insuline-like factor 3
LH : luteinizing hormone
MSY : Male specific region of the Y
OAT : oligoasthénotératozoospermie
OMS : Organisation mondiale de la santé
PAR 1 et 2 : pseudoautosomal region 1 et 2
PCR : Polymerase chain reaction
PGC : cellules germinales primordiales (gonocytes primordiaux)
PRY : PTP-BL (protein tyrosine phosphatase BAS like) related Y
RBM : RNA binding motif
r(Y) : chromosome Y en anneau
SCF : Stem cell factor
SCO : Sertoli cell only syndrome
SMCY : selected mouse cDNA on the Y
SRY : sex-determining region Y
STS : sequence tagged site
TDF : testis determining factor
TDS : testicular dysgenesis syndrome
TP : protéine de transition
USP9Y : ubiquitin-specific protease 9 Y chromosome
UTY : ubiquitous tetratricopeptide repeat motif Y
XKRY : XK related Y
Yp : bras court du chromosome Y
Yq : bras long du chromosome Y
Yqs : satellite du bras long du chromosome Y LISTE DES FIGURES ET DES TABLEAUX
| | |Page |
| | | |
|Figure I.1 : Coupe sagittale du testicule humain. | |10 |
|Figure I .2 : Coupes histologiques de testicule humain | |10 |
|normal. | |12 |
|Figure I.3 : Evolution des cellules de la lignée germinale | | |
|au cours de la spermatogenèse humaine. | |14 |
|Figure I.4 : La méiose mâle. | |18 |
|Figure I.5 : Les associations cellulaires identifiées dans | | |
|les tubes séminifères humains. | |37 |
|Figure II.1 : Représentation schématique de l'étiologie et | | |
|de la pathogénie des différents symptômes du TDS. | |41 |
|Figure III.1 : Cartographie du chromosome Y humain. | |44 |
|Figure III.2 : Les trois types de séquences codantes de la | |46 |
|région MSY. | |54 |
|Figure III.3 : Les gènes du chromosome Y supposés ou | |57 |
|vérifiés codant des protéines. | | |
|Figure III.4 : Structure de la région AZFa et mécanisme de | |65 |
|recombinaison. | |72 |
|Figure III.5 : Structure palindromique, mécanismes de | |75 |
|recombinaison et taille des délétions des régions AZFb et | |79 |
|AZFc. | | |
|Figure IV.1 : Les mécanismes de non-disjonctions | | |
|méiotiques. | |19 |
|Figure V.1 : Structure de la chromatine dans la cellule | |33 |
|somatique. | |61 |
|Figure V.2 : Le processus d'acétylation des histones. | |82 |
|Figure V.3 : Remodelage de la chromatine au cours de la | | |
|spermatogenèse humaine : variations du contenu en | | |
|nucléoprotéines. | | |
| | | |
|Tableau I.1 : Durée de vie moyenne des cellules germinales | | |
|humaines. | | |
|Tableau II.1 : Classification anatomo-p