INTRODUCTION
L’hypofertilité ou « difficulté à concevoir » est certes multifactorielle mais comprend deux effecteurs négatifs majeurs : le stress oxydant et les altérations de la méthylation de l’ADN des gamètes puis de l’embryon. Le stress oxydant est pour Tremellen (2008), est la cause principale des spermogrammes pathologiques, responsables de 50 % des hypofertilités du couple. Le SO est notamment responsable du raccourcissement des télomères et de la fragmentation de l’ADN du sperme. Ces dégâts de l’ADN, s’ils ne sont pas réparés dans l’ovocyte au moment de la fécondation et immédiatement après sont évidemment un problème quant à la qualité de l’embryon voir du conceptus. Par ailleurs, Marques et al. (2004) d’une part, Kobayashi et al. (2007, 2009) d’autre part ont clairement démontré la relation entre anomalies de méthylation et pathologies du de la spermatogénèse.
La méthylation est un processus biochimique qui modifie l’expression génique sans altérations de la séquence des bases de l’ADN : il est impliqué dans l’empreinte et l’épigenèse. Des « marques » ou « tags » sont apposés sur les groupements cytosine dans les séquences CpG. La méthylation, régulatrice de l’épigénèse est un système régulateur majeur au point qu’il a été écrit « « Methylation helps to give lfe, and it can take it away. In fact, without methylation there would be no life at all.’ Craig Cooney (Vanyushin, 2005). “La méthylation est à la source de la vie mais elle peut l’abolir; en effet s’il n’y avait pas de méthylation, il n’y aurait pas de vie. ». Les perturbateurs endocriniens (EDs, figure1) sont des perturbateurs majeurs du processus de méthylation. De ce fait, ils induisent des pathologies transgénérationelles majeures affectant sévèrement la reproduction mais aussi le métabolisme général induisant diabète et l’obésité, mais encore induisant des pathologies psychiques (autisme, schizophrénie)
De fait, la méthylation et la protection contre le stress oxydant ont un point commun le cycle de la méthionine ou « one carbon cycle (1-CC, figure2) ». Dans cet article nous démontrerons, la relation stress oxydant/ anomalies de la méthylation et les voies d’approches permettant de limiter les effets des perturbateurs endocriniens sur l’épigénèse
Stress oxydant et spermatogénèse
Les facteurs de stress oxydant peuvent être endogènes ou exogènes. La mitochondrie est génératrice de radicaux libres oxydants (ROS) via son métabolisme des sucres, (OXPHOS) ; mais les oxydases (NADPH, xanthine, glycolate) sont également génératrices de SO. Cependant les sources exogènes de SO sont également bien connues : pesticides, xénobiotiques, cigarette, herbicides, drogues diverses etc…. Le rôle du stress oxydant sur les altérations de la spermatogénèse est clair. Ce sont les travaux de D. Evenson et al. (1980) qui ont permis une compréhension des processus. Le SO induit la fragmentation de l’ADN notamment par la formation de sites abasiques (apuriques ou apyrimidiques La guanine est la base la plus sensible à l’oxydation et le suivi de la formation de son produit d’oxydation, la 8 OH dG, est complètement corrélé à la fragmentation de l’ADN. Les télomères TTAGGG « repeats », très sensible à l’oxydation sont raccourcis par le stress oxydant, en relation avec la fragmentation de l’ADN. Cependant il existe plus de 20 composés, produits d’oxydation des bases nucléaires (Ménézo et al. 2010). De plus le SO produits des adduits, produits de condensation des bases avec des produits d’oxydation de lipides ou même de vinyle. La fragmentation et autres formations de produits d’oxydation des bases sont normalement réparés dans l’ovocyte au moment de la fécondation. Cependant cette possibilité de réparation est finie et diminue avec l’âge.
La méthylation
La méthylation est un processus biochimique clé qui appose des groupements méthyl covalents sur les lipides, les protéines et l’ADN. Dans le cas de l’épigénèse il s’agit bien sûr de l’ADN et des histones liées à celui-ci ; le cofacteur universel est la S Adenosyl Methionine, qui après méthylation de la protéine cible, forme de la S Adenosyl homocystéine, puis de l’homocystéine. Cette molécule doit être impérativement recyclée en méthionine, via le cycle de la méthionine (1-CC). L’ homocystéine est un inhibiteur de méthylation. On la classe comme cause et conséquence du stress oxydant (Hoffmann 2011, Ménézo et al. 2011). On peut affirmer qu’elle est à l’épicentre des problèmes de SO et de méthylation. La méthylation de l’ADN s’effectue au niveau des « ilots » CPG, séquences répétitives de CpG, associées ou très proche des promoteurs, de zone de contrôle et/ou de régulation des gènes Elle modifie la structure de la chromatine et ainsi les fonctionnalités du génome ; Ces modifications sont héritables et susceptibles de variations en fonction de paramètres exogènes liées à l’environnement, la nourriture, la pollution, les drogues. Les perturbations induisent transgénérationellement obésité, diabète. Le développement in utero est particulièrement sensible à ces variations. Le phénomène le plus connu est l’influence de la nutrition lors de la « dutch famine » (1944-1945). Les enfants ayant subi in utero une alimentation trop pauvre, ont une réduction de la méthylation sur le gène IGF2, qui a été transmise de génération en génération. La méthylation dans le phénomène d’empreinte est stable mais ce n’est pas le cas pour l’épigénèse qui est plus « plastique » et dynamique pouvant varier fortement d’un individu à l’autre. L’altération de la méthylation modifie l’expression génique et aboutir à des cancers.
Les disrupteurs endocriniens affectent la méthylation des gènes. Ainsi, chez la souris agouti “yellow” , la couleur du pelage est lié à l’expression ectopique du gène Agouti. Quand des disrupteurs endocriniens sont ajoutés dans la nourriture de ces animaux la fourrure devient jaune du fait de l’expression d’un gène Avy qui ne devrait pas l’être. A cette expression sont liés diabète, obésité et diminution de l’Esperance de vie. Des composés qui optimisent le 1-CC permettent de rétablir un niveau correct de méthylation avec notamment la réapparition du pelage gris. Chez la rate, l’ingestion de perturbateurs endocriniens, (comme Bisphenol A et phtalates utilisés dans l’industrie des plastiques) induit chez les descendants, pendant plusieurs générations, des pathologies majeures de l’appareil reproducteur mâle et femelle (Mannikam et al. 2013). Les perturbateurs endocriniens affectent négativement l’épigénèse.
Si l’on revient au gamète male (cf. figure 4), lors de la vie embryonnaire on peut observer un premier stade sensible, lors du développement préimplantatoire. Il se produit tout d’abord une maintenance de la méthylation (dirigée par la DNA methyltransferase 1, DNMT1 fortement exprimée dans l’ovocyte) qui maintient dans un premier temps les marques épigénétiques. Ces marques dis paraissent « (imprint erasure) » dans les cellules germinales primordiales quand elles colonisent la gonade fœtale. Intervient alors un processus très sensible, la ré-acquisition de ces marquages épigénétiques, par essence sensibles aux perturbateurs endocriniens qui pourront affecter ce marquage qui se produit avant la naissance dans le testicule Ceci n’est pas une simple hypothèse dans la mesure ou les perturbateurs endocriniens sont classiquement retrouvés dans les urines des femmes.(Mok Lin et al. 2010). Par ailleurs les phtalates sont très souvent dans les urines des hommes hypofertiles (Bloom et al. 2015), ils affecteront la maintenance de la méthylation de maintenance mors de chaque cycle spermatogénétique ; Les anomalies de méthylations du sperme, liées notamment à l’âge, affecte la santé de l’enfant (Jenkins et al. 2014, Ménézo et al. 2015)
Stress Oxydant et méthylation
Tunc et tremellen (2009) ont été les premiers a démontrer la relation entre OS et problèmes de méthylation (essentiellement hypo méthylation). Il est important de rappeler ici que la méthylation se réalise au niveau des « ilots » CpG et que la Guanine (G) est la plus sensible à l’oxydation. Il est alors évident que la méthylation au niveau de CpG peut être différente de celle opérée au niveau de CpG=O. Par ailleurs, l’obésité, source majeure de SO peut affecter la santé des descendants (Mc Pherson et al. 2014, Stuppia et al. 2015). Enfin, le stress oxydant pendant la grossesse altère l’épigenèse fœtale et conduit à des problèmes vasculaires chez l’enfant (Avila et al. 2015)
Les perturbateurs endocriniens : Nous avons vu que les perturbateurs endocriniens affectent la méthylation donc l’épigénèse. De faits ils sont aussi inducteurs du stress oxydant (cf. figure 3)
Ils induisent des pathologies liées au stress oxydant via les récepteurs aux estrogènes (endocrinologie de la reproduction) ou les PPAR: proliferator of activated peroxisomes Receptors.
Des possibilités de lutter contre les perturbateurs endocriniens ?
Sur la base des résultats chez la souris, a savoir l’effet délétère des perturbateurs endocriniens peut être combattu par des support du 1-CC (cycle de la méthionine). Et que par ailleurs, le 1-CC stimule la synthèse de Glutathion, d’hypotaurine et participe à la synthèse du CoQ10, nous avons réalisé 2 études cliniques (Amar et al. 2015, Cornet et al. 2015, tableau 1 et 2) chez des couples ayant déjà subi 2 échecs de FIV et en attente d’une 3ème tentative. Les traitements avec des supports du 1-CC (Procrelia® homme et femme) pour des couples à problèmes masculins ou féminin isolés a donné des résultats très surprenants. En effet le taux de grossesses spontanées s’est révélé très élevé dans les deux cas (voisin de 30%). Chez les hommes, les taux de fragmentation et de décondensation de l’ADN spermatique décroissent très fortement après traitement (p<0.001)
Dans une étude annexe (Amar et al. 2015), il a pu être montré que l’addition d’antioxydants forts à ces traitements n’apporte rigoureusement rien n’apporte rien pour les spermogrammes des hommes traités
CONCLUSION
Même si cette observation est bien connue, Il est de plus en plus évident que l’environnement affecte la spermatogénèse. L’utilisation permanente de perturbateurs endocriniens (EDs) présents des produits de beauté aux produits alimentaires (Ménézo et al. 2016) est probablement, à moyen terme. les études chez l’animal sont très claires : Les EDs affectent via l’épigénèse, l’endocrinologie, le métabolisme intermédiaire et même les capacités intellectuelles. La recrudescence de l’obésité, du diabète et des atteintes psychiques peut clairement leur être attribuée.
Le cout pour l économie américaine est estimé à 340 milliards de dollars par an (www.reuters.com/.../us-health-chemicals-environment-idUSKBN1., www.environmentalhealthnews.org/.../toxic-economy-common-ch.).
Il semblerait important que les pouvoirs publics s’en préoccupent, non seulement d’un point de vue cout pour la société mais surtout quant à la santé publique. Les supports du 1-CC devraient être donnés aux patients en préconceptionnel, tant pour l’homme que la femme pour diminuer les risques. Par ailleurs, pour l’enfant, lors de son éveil et son développement psychique, la question de solutions pédiatriques est une option, dans le mesure où ce type de traitement semble donner des résultats significatifs chez l’enfant autiste.
Références
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