ET INFERTILITE MASCULINE CONSEIL GENETIQUE ET INFERTILITE MASCULINE Pr Jean Pierre Siffroi Service de Génétique et d’Embryologie médicales Hôpital Trousseau

INFERTILITE MASCULINE CONSEIL GENETIQUE ET INFERTILITE MASCULINE Anomalies chromosomiques a- de nombre b- de structure 2. Pathologie du locus CFTR (chr 7) Chromosome Y

Anomalies de structure Anomalies chromosomiques et spermatogenèse Anomalies de nombre Syndrome de Klinefelter Double Y Marqueurs chromosomiques Anomalies de structure Translocations Robertsoniennes réciproques Inversions

Caryotype sanguin en bande R

SD Klinefelter: clinique 1/800 hommes 47, XXY Stérilité : le plus souvent azoospermie Gynécomastie Atrophie testiculaire Homogène ou en mosaïque 47,XXY ou 47,XXY/46,XY

Syndrome de Klinefelter Syndrome de Klinefelter en mosaïque 47, XXY /46, XY Syndrome de Klinefelter homogène 47, Azoospermie Oligozoospermie Fécondité naturelle? IAD Biopsie testiculaire IAD Positive Négative ICSI Risque pour la descendance?

Ségrégation théorique des gonosomes dans les gamètes X X Y X X Y XX XY XY 2 fois plus de spz 23, X que de 23, Y Autant de formes normales que de disomiques Formes disomiques 24, XY > 24, XX En fait, les formes disomiques ne dépassent pas les quelques % et des spz 24, YY sont retrouvés

X 18 Y

Hypothèse de l’environnement testiculaire Spermatogonies XY 24, XY 22, / Erreur en méïose I nullisomie disomie 23,X 23,Y 24,XX 24, YY Erreur en méïose II disomie Variabilité inter-individus très probable

Conduite à tenir pour la prise en charge d’un sujet Klinefelter en AMP Oligozoospermie FISH sur spz possible Azoospermie BT et congélation des spz Evaluation du risque individuel ICSI « à l’aveugle » Proposition de DPN voire de DPI

ANOMALIES DE STRUCTURE Translocations robertsonniennes Translocations réciproques Inversions > 8 à 10 fois chez les hommes infertiles

LES ANOMALIES DE STRUCTURE Equilibrées: pas de gain ou de perte de matériel chromosomique: translocation inversion insertion Déséquilibrées: monosomie et/ou trisomie partielle transmission déséquilibrée d’un remaniement parental anomalie déséquilibrée d’emblée (délétion, duplication)

1/500 dans la population générale TRANSLOCATIONS 1/500 dans la population générale 2 types: translocations Robertsoniennes ou fusions centriques = fusion de chromosomes acrocentriques au niveau du centromère ex: t(14;21), t(13;14) translocations réciproques = toutes les autres

13 14 13;14

Trisomie 13 Trisomie 14 13 14 13;14

Trisomie 13 Disomie uniparentale du 14 13 14 13;14

CAT Antécédent familial de T21 et caryotype du cas index inconnu Faire le caryotype de l’apparenté : éliminer une translocation impliquant le chromosome 21

Caryotype sanguin en bande R

Translocations réciproques Atteinte de la fertilité FCS à répétition Anomalies congénitales Gravité selon les chromosomes impliqués la taille des fragments transloqués

Modes de ségrégation d’un remaniement chromosomique parental CARYOTYPE NORMAL CARYOTYPE TRANSLOQUE EQUILIBRE SEGREGATION ALTERNE TRISOMIE ROUGE MONOSOMIE VERT TRISOMIE VERT MONOSOMIE ROUGE SEGREGATION ADJACENTE I

Facteur de risque des translocations réciproques Mode de recrutement : Risque de récurrence élevé si naissance d’un premier enfant malformé ( environ 20%) Taille du déséquilibre potentiel globalement , plus les fragments impliqués sont de petites tailles plus le risque de naissance d’un enfant avec sd polymalformatif et retard mental est grand Chromosomes en cause, données de la littérature Sexe du parent porteur (risque > si femme porteuse)

En pratique: La découverte d’une translocation réciproque impose: la réalisation d’une enquête familiale Un conseil génétique: évaluer le risque pour la descendance Une prévention du risque par la réalisation d’un DPN

L’indice centromérique INVERSIONS 2 types: L’indice centromérique est modifié Inversions péricentriques: le centromère est compris dans le segment inversé

Inversions paracentriques: le centromère n’est pas compris dans le segment inversé L’indice centromérique reste inchangé

Inversions chromosomiques Infertilité par: Contraintes mécaniques imposées par la machinerie meiotique sur la formation d’une boucle d’inversion perturbant la méiose. Arrêt en méiose Gamètes déséquilibrés Conseil génétique: Risque pour la descendance évalué au mieux par FISH sur spz + DPN

INFERTILITE MASCULINE CONSEIL GENETIQUE ET INFERTILITE MASCULINE Anomalies chromosomiques constitutionnelles 2. Pathologie du locus CFTR (chr 7) Chromosome Y

Voies génitales masculines et azoospermie obstructive Exemple de l’absence bilatérale congénitale des canaux déférents ABCD (CBAVD: Congenital Bilateral Absence of Vas Deferens) Azoospermie, volume faible, pH acide Diagnostic clinique et échographique Malformation pratiquement constante dans la mucoviscidose (98% des cas) (atrésie secondaire et non pas agénésie)

CBAVD = forme génitale de mucoviscidose ? Pourquoi les patients ne développent-ils pas de mucoviscidose classique avec signes pulmonaires et digestifs? Tout dépend du type d’atteinte: mutation grave, peu grave et variants

Mutations potentiellement moins graves: Classe III et IV Protéine CFTR: Canal ionique intra-membranaire Mouvements d’eau de part etd’autre de la membrane plasmique Mutations graves: Classe I et II

Actuellement, plus de 1500 mutations (dont de nombreux polymorphismes) ont été décrites mais certaines sont beaucoup plus fréquentes que d’autres Exemple de la ΔF 508 qui représente ~ les ¾ des chromosomes mutés en France

Recherche des mutations du gène CFTR positive dans environ 80% des cas de CBAVD (4% dans la population générale) (en l’absence d’anomalie rénale associée) 20% de doubles hétérozygotes 1 mutation grave + 1 mutation modérée 33% d’hétérozygotes simples + allèle 5T 1 mutation grave (classe I, II) + 5T 27% hétérozygote simple ou allèle 5T 20% sans mutation absence de mutation ou mutation non détectable ?

Facteurs de modulation de l’effet des mutations CFTR Présence de l’allèle 5T EXON 7 INTRON 7 EXON 8 INTRON 8 EXON 9 INTRON 9 EXON 10 11% 84% 5% Population générale Conséquences EXON 8 EXON 9 EXON 10 EXON 7 Excision de l’exon 9 dans 90% des cas Protéine tronquée GTGTGTTTTTTTTTAACAG 9T GTGTGTTTTTTTAACAG 7T GTGTGTTTTTAACAG 5T ~ 50% des hommes CBAVD ont l’allèle 5T

Normal % d ’ARNm CFTR normal Phénotype clinique Génotype PolyT Mutation CF 100% 9T /9T 9T /7T 7T /7T Normal 9T /5T 7T /5T 5T /5T 10% Mucoviscidose ± CBAVD 5T / 7T + / CF classe I ou II 7T / 7T CF mineure / CF mineure Mucoviscidose ++ CF / CF

Dans tous les cas, la spermatogenèse est conservée spermatozoïdes ++ lors d’une ponction de l’épididyme.

Conséquences pour l’AMP: calcul du risque résiduel de mucoviscidose pour un enfant à naître C’est principalement le statut génétique de la conjointe qui définit le risque Quelle est la probabilité qu’elle soit quand même porteuse d’une mutation du gène CFTR même si le dépistage des principales mutations est négatif? 1/25 x (1 – sensibilité) Dépistage des 30 mutations les plus fréquentes: sensibilité ~ au moins 80% pour la France (86-90% en Bretagne) 1/25 x (1- 0,8) = 1/125

Si l’homme est hétérozygote et la femme négative, le risque pour l’enfant est: 1 x 1/125 x 1/4 = 1/500 Soit x ~ 6 par rapport à la population générale non testée Séquencer le gène CFTR pour: Trouver une 2eme mutation chez l’homme Détecter une mutation rare mais potentiellement grave chez la femme ? à discuter

INFERTILITE MASCULINE CONSEIL GENETIQUE ET INFERTILITE MASCULINE Anomalies chromosomiques constitutionnelles Pathologie du locus CFTR (chr 7) 3. Chromosome Y

Le chromosome Y humain - petit chromosome: 2 à 3% du génome haploïde (difficulté d’analyse par les techniques cytogénétiques classiques) - seul chromosome constitutionnellement à l’état de monosomie - seul chromosome pour lequel la nullosomie est « viable » 45, X syndrome de Turner

P Q Bras court Centromère A l’origine, l’X et l’Y étaient une paire 11.3 PAR1 Région pseudo-autosomale 1 PAR2 Région pseudo-autosomale 2 P Q Centromère Hétérochromatine Région euchromatique du bras long Bras court Zone Non recombinante NRY 11.2 11.1 11.1 A l’origine, l’X et l’Y étaient une paire d’autosomes: l’Y a divergé vers des fonctions de déterminisme testiculaire et de fertilité par une série de remaniements interstitiels qui ont épargné les extrémités 11.2 12

Le chromosome Y A l’origine, l’Y était fluorescent! Description par Tiepolo et Zuffardi (1976) de chromosomes Y non fluorescents chez 6 patients azoospermiques le terme de facteur AZF (AZoospermia Factor) était né

Microdélétions d’AZF AZF en Yq11 comprend 3 régions AZFa, AZFb et AZFc contenant les principaux gènes responsables de la production de SpZ Les microdélétions AZFa, AZFb, AZFb+c et AZFc sont la conséquence de la recombinaison entre des blocs de séquences répétées : Séquences rétrovirales (AZFa) Séquences palindromiques (AZFb, AZFb+c et AZFc)

Diagnostic moléculaire Utilisation de marqueurs STSs (Sequence Tag Sites) séquence de localisation connues tailles variables (quelques dizaines à quelques centaines de paires de bases) facilement amplifiables par PCR à partir de l’ADN d’un individu. M H20 Femme

Diagnostic par FISH

testiculaires absents Microdélétion AZF et Phénotype testiculaire AZFb Arrêt en méiose AZFa - SCOS Sertoli cell only Spermatozoïdes testiculaires absents AZFc ↓ spz AZFc - SCOS Sertoli cell only Spermatozoïdes testiculaires présents Vogt et al., (1996)

des chromosomes Y porteurs de microdélétions Stabilité mitotique des chromosomes Y porteurs de microdélétions Anomalies de structure de l’Y: association très fréquente avec un clone 45,X Iso Yp Iso dic Yp r(Y) La même instabilité est-elle rencontrée dans les chromosomes Y porteurs d’une microdélétion? Conséquences pour la pratique de l’ICSI Délétion Yq ter Même observation pour les grandes délétions terminales

Conséquences de l’instabilité des Y délétés sur la descendance des hommes traités par ICSI Spermatozoïde fécondant nullisomique pour l’X et l’Y Syndrome de Turner homogène Syndrome de Turner Ambiguités sexuelles Garçon normal Mosaïque constitutionnelle 45,X/46,X,del(Y) survenant avant la détermination du sexe Spermatozoïde fécondant Y mais Y instable Patientes Turner en mosaïque 45,X/46,XY +30% de chromosomes Y délétés! (Patsalis et al. Lancet 2002;360:1222-1224)

En pratique: Toujours commencer par le caryotype (5ml sur héparine, consentement) Rechercher les microdélétions dans les oligozoospermies sévères (< 2M) ou les azoospermies idiopathiques (+ si recherche) Prise de sang 10ml EDTA, consentement Conseil génétique sur les conséquences du diagnostic FISH sur spermatozoïdes chez les oligozoospermiques (et sur biopsie testiculaire chez les azoospermiques) DPN?