Sélection des spermatozoïdes génétiquement équilibrés par le B-SCOPE (basé sur le HOST) chez les porteurs de remaniements chromosomiques équilibrés

Message clé

Chez les hommes porteurs d’un remaniement chromosomique équilibré (translocations, inversions chromosomiques), une proportion importante des spermatozoïdes peut être déséquilibrée d'un point de vue chromosomique avec pour conséquences des fausses couches ou la naissance d'enfants porteurs de syndromes chromosomiques.

La technique de sélection B-SCOPE, basée sur le test de gonflement hypo-osmotique (HOST), test ancien, simple et peu coûteux, permet d’identifier une sous-population particulière de spermatozoïdes, dite B+, dont la conformation flagellaire est associée à un fort enrichissement en gamètes chromosomiquement équilibrés.

Développée par l’équipe du Dr Alexandre Rouen (Maternité des Bluets), cette approche reposant sur la sélection de spermatozoïdes présentant des caractéristiques morphologiques spécifiques après incubation en milieu hypo-osmotique, représente une stratégie de sélection spermatique innovante susceptible d’être intégrée aux parcours de FIV/ICSI et de diagnostic préimplantatoire afin de limiter le risque de fécondation par des spermatozoïdes déséquilibrés.

1. Contexte clinique

Les remaniements chromosomiques équilibrés regroupent principalement les translocations réciproques, les translocations Robertsoniennes, les inversions péricentriques et, plus rarement, les remaniements chromosomiques complexes impliquant plus de deux chromosomes. Ils concernent environ 1 personne sur 500.

Chez les porteurs, le phénotype est le plus souvent normal, hormis une possible infertilité. En revanche, la méiose mène à la fabrication d'une proportion significative de gamètes déséquilibrés. Cette anomalie de ségrégation explique le risque accru d’infertilité, de fausses couches spontanées et de conceptions d’embryons porteurs d’un déséquilibre chromosomique. En pratique, dans les translocations, seul le mode de ségrégation dit alterne [AR1] aboutit à des gamètes équilibrés, dont la moitié sont porteurs de la translocation et l'autre moitié ne le sont pas.

Il n’existe pas, en microscopie, de différence morphologique entre un spermatozoïde équilibré et un spermatozoïde déséquilibré. Jusqu’à récemment, il n’existait donc pas de moyen simple de sélectionner, avant fécondation, les spermatozoïdes les plus susceptibles d’être chromosomiquement équilibrés.

2. Les stratégies actuellement proposées

Les options classiquement discutées chez ces couples sont les suivantes :

• Grossesse spontanée avec diagnostic prénatal, au prix d’un risque d’interruption médicale de grossesse en cas d’anomalie détectée.
• FIV/ICSI avec diagnostic préimplantatoire (DPI/PGT-SR), qui permet de sélectionner les embryons équilibrés avant transfert, mais au prix d’un parcours lourd, coûteux et souvent peu efficient lorsque la proportion d’embryons anormaux est très élevée.
• Recours à un don de sperme, parfois envisagé dans les situations de très mauvais pronostic reproductif.

Dans ce contexte, les travaux menés par l’équipe du Dr Alexandre Rouen ont proposé une approche complémentaire : utiliser le HOST non comme test de viabilité, mais comme outil de sélection indirecte des spermatozoïdes équilibrés d'un point de vue chromosomique.

3. Le test B-SCOPE basé sur le HOST : principe

Le test de gonflement hypo-osmotique est utilisé les années 80 en biologie de la reproduction dans le but de distinguer les spermatozoïdes vivants mais immobiles des spermatozoïdes morts. Son principe repose sur l'incubation des spermatozoïdes dans une solution hypo-osmotique (sérum physiologique dilué au demi), entraînant un gonflement du flagelle.

Selon la forme prise par le flagelle, les spermatozoïdes peuvent être classés en différentes catégories. Les travaux de l’équipe du Dr Rouen ont mis en évidence une sous-population particulière, appelée B+, reconnaissable à l'existence d'une petite boucle distale arrondie à l’extrémité du flagelle.

L’intérêt de cette observation est que les spermatozoïdes B+ sont le plus souvent équilibrés chez les hommes porteurs d’un remaniement chromosomique équilibré.

4. Hypothèse physiopathologique

Le mécanisme exact n’est pas encore totalement élucidé, mais l’hypothèse proposée est la suivante:

Les spermatozoïdes sont caractérisés par une condensation extrême de leurs noyaux. Celle-ci est rendue possible par l'existence d'une architecture nucléaire remarquablement organisée, avec une conformation et une localisation tridimensionelle préférentielle pour chaque chromosome. L'existence d'un déséquilibre chromosomique bouleverse nécessaire cette architecture, empêchant la condensation complète du noyau. Ce phénomène pourrait entraîner une apoptose, dont un des stigmates précoces est l'altération membranaire. Or, l'incubation en milieu hypo-osmotique évalue précisement l'intégrité membranaire. Il est donc émis l'hypothèse que cette technique permet d'éliminer les spermatozoïdes ayant démarré un processus apoptotique, ce qui comprend notamment les spermatozoïdes déséquilibrés.  

5. Ce qu’ont montré les principales études

Plusieurs travaux ont progressivement consolidé cette approche.

Dans une étude princeps publiée en 2017, l’équipe du Dr Rouen a montré, chez des porteurs de translocations réciproques, translocations Robertsoniennes et inversion péricentrique, que la sélection des spermatozoïdes B+ s’accompagnait d’une réduction moyenne d’environ 83 % de la proportion de spermatozoïdes déséquilibrés par rapport à l’éjaculat initial.

D'autres travaux ont ensuite étendu cette observation à des situations plus rares et plus défavorables sur le plan reproductif. En 2019, une publication dans Journal of Assisted Reproduction and Genetics a rapporté, chez un homme porteur d’une double translocation robertsonienne homogène [44,XY,der(13;14),der(21;22)], qu’une analyse simultanée en FISH permettait d’évaluer le pronostic de ségrégation de manière pertinente, et que la sélection par B-SCOPE réduisait la proportion de spermatozoïdes déséquilibrés de façon significative, passant d’environ 60 % dans l’échantillon initial à 24 % après sélection des spermatozoïdes B+.

Enfin, une publication plus récente a montré la faisabilité de cette approche chez un porteur de remaniement chromosomique complexe à trois chromosomes, avec là encore une réduction d’environ 83 % de la proportion de gamètes déséquilibrés après sélection B+.

Pris ensemble, ces travaux suggèrent que l’intérêt du B-SCOPE ne se limite pas aux remaniements simples, mais pourrait aussi concerner des situations plus complexes, où le rendement du DPI est souvent particulièrement faible.

6. Ce qu’apporte cette technique en pratique

L’intérêt principal du B-SCOPE, dans ce contexte, est d’introduire une étape de sélection spermatique en amont de la fécondation, avec plusieurs bénéfices potentiels :

• Identifier une sous-population enrichie en spermatozoïdes équilibrés, alors qu’aucun critère morphologique standard ne le permet.
• Réduire la proportion d’ovocytes fécondés par des spermatozoïdes déséquilibrés, ce qui pourrait être particulièrement utile lorsque le nombre d’ovocytes disponibles est limité.
• Optimiser la stratégie de prise en charge dans les parcours de FIV/ICSI avec ou sans DPI.
• Apporter une option complémentaire dans des situations complexes où les chances d’obtenir des embryons transférables sont faibles.
• Cette technique a fait la preuve de son innocuité. En effet, la sélection par HOST (pour sélection des spermatozoïdes vivants) est décrite dans le guide de l'Organisation Mondiale de la Santé pour l'analyse et l'utilisation du sperme humain, à la fois comme procédure diagnostique et thérapeutique.

7. Limites actuelles et points de prudence

Malgré son intérêt, cette méthode ne doit pas être présentée comme une solution définitive.

D’abord, elle ne remplace ni le DPI ni le diagnostic prénatal, car la sélection obtenue reste incomplète : le risque résiduel de déséquilibre n’est pas nul.

Ensuite, les données publiées restent encore limitées en effectifs, avec un nombre restreint de patients et parfois un faible nombre de spermatozoïdes B+ analysés dans certaines études.

Par ailleurs, la technique demande une expertise biologique spécifique, notamment pour l’identification rigoureuse des spermatozoïdes B+ et, en amont, pour l’interprétation des études de ségrégation en FISH. Elle n’est donc pas diffusée largement, même si elle est déjà utilisée en pratique dans quelques centres spécialisés dans le monde, et notamment à Paris, à l’Hôpital des Bluets et aux Diaconesses, avec l’équipe du Laboratoire Drouot.

Enfin, si les résultats disponibles sont cohérents et encourageants, leur validation clinique formelle nécessite encore des études prospectives comparatives de plus grande ampleur.

8. Implications pour la prise en charge des couples

Chez un couple dont le partenaire masculin est porteur d’un remaniement chromosomique équilibré, cette approche peut être intégrée à la réflexion clinique de manière raisonnée.

En pratique, il paraît utile :

• D’orienter le couple vers une consultation de génétique afin de caractériser précisément le remaniement chromosomique et d'en réaliser le conseil génétique, avec notamment une enquête familiale ;
• De discuter, lorsque cela est pertinent, d'une étude de ségrégation spermatique par FISH, qui fournit une estimation individualisée de la proportion de gamètes déséquilibrés ;
• D’informer le couple de l’existence de la sélection spermatique par B SCOPE, comme stratégie complémentaire possible dans certains centres experts ;
• De positionner cette technique comme un outil d’optimisation du parcours AMP, et non comme un substitut aux démarches de validation embryonnaire ou fœtale lorsque celles-ci sont indiquées. Un diagnostic prénatal devra par exemple être discuté, voire réalisé.

Cette information peut être particulièrement utile pour les couples confrontés à des échecs répétés, à une faible réserve ovarienne, ou à des remaniements complexes pour lesquels le rendement reproductif classique est très faible.

9. Conclusion

Le test de gonflement hypo-osmotique, longtemps utilisé comme test de viabilité spermatique, apparaît aujourd’hui comme une méthode prometteuse de sélection de spermatozoïdes enrichis en équilibre chromosomique chez les porteurs de remaniements chromosomiques équilibrés.

Les travaux menés par l’équipe du Dr Alexandre Rouen, portant sur des remaniements simples ou complexes, montrent de façon concordante une diminution importante de la proportion de spermatozoïdes déséquilibrés après sélection des formes B+.

Cette approche ouvre une perspective concrète pour améliorer la prise en charge en médecine de la reproduction, en complément des stratégies actuelles. La prochaine étape déterminante sera la réalisation d’essais prospectifs randomisés, afin de confirmer son bénéfice clinique sur les taux de fécondation, d’obtention d’embryons transférables, de grossesse évolutive et de naissance vivante.

Références

Rouen A, Carlier L, Heide S, Egloff M, Marzin P, Ader F, et al. Potential selection of genetically balanced spermatozoa based on the hypo-osmotic swelling test in chromosomal rearrangement carriers. Reprod Biomed Online. 2017;35:372-378.

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Rossi C, Sifroi JP, Ruosso L, Rogers E, Becker M, Cassuto NG, Prat-Ellenberg L, Rouen A. Chromosomal segregation analysis and HOST-based sperm selection in a complex reciprocal translocation carrier. J Assist Reprod Genet. 2023;40:33-40.

World Health Organization. WHO Laboratory Manual for the Examination and Processing of Human Semen. 6th ed. Geneva: World Health Organization; 2021.