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MicroFluidic based platform for SeMen Analysis

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La sélection de spermatozoïdes dans un environnement biomimétique de l’appareil reproducteur

La stérilité est un problème médical croissant et de nombreuses personnes ont recours à des techniques de procréation médicalement assistée. Grâce à un dispositif innovant basé sur la microfluidique, un projet européen vise à améliorer la sélection des spermatozoïdes ainsi que la réussite clinique.

Santé

Les techniques de procréation médicalement assistée (PMA) mettent en œuvre des procédés comme la fécondation in vitro (FIV), la micro-injection spermatique (ICSI), la cryoconservation de gamètes ou d’embryons et l’administration de traitement contre la stérilité. Malgré des années de recherche, la réussite clinique de la PMA est faible, soit environ 35 %. Dans ce procédé, une étape critique qui conditionne la réussite de la PMA réside dans la sélection efficace des spermatozoïdes de haute qualité.

Sélection des spermatozoïdes par utilisation de la microfluidique

Les méthodes classiques de sélection des spermatozoïdes se basent sur la densité des spermatozoïdes, sur leur charge de surface et leur intégrité membranaires, ainsi que sur leur morphologie générale et leur mobilité. Cependant, aucune de ces techniques ne mène à une réussite clinique régulière. Inspiré du mécanisme naturel de mobilité en milieu liquide des spermatozoïdes, le projet MicroFSMA s’est concentré sur l’amélioration, l’analyse et l’isolement de spermatozoïdes de bonne qualité en développant un dispositif basé sur la microfluidique. «Notre système a été conçu pour imiter la physiologie et le micro-environnement de l’appareil reproducteur féminin», explique Shiva Shukla, coordinateur du projet. Dans l’appareil reproducteur des mammifères, les spermatozoïdes ont un rôle majeur, celui de repérer l’œuf non fécondé. Cela implique que le spermatozoïde nage à contre-courant d’un léger flux dans une voie alambiquée à travers le vagin, le col de l’utérus et l’utérus, pour finalement atteindre les trompes de Fallope. Grâce à leurs corps asymétriques et leurs flagelles, les spermatozoïdes sont propulsés en avant tandis que des paramètres comme la température et les biomolécules présentes dans le liquide folliculaire jouent aussi un rôle vital. En substance, la chimiotaxie, la thermotaxie et la rhéotaxie sont les principaux mécanismes d’orientation des spermatozoïdes. Le projet MicroFSMA intègre aussi un cadre informatique fournissant la cinétique automatisée du déplacement des spermatozoïdes en milieu liquide et évalue ensuite la qualité des spermatozoïdes en fonction de caractéristiques comme la vitesse, la linéarité et la fréquence des battements flagellaires. L’analyse obtenue sur la qualité du sperme est plus complète et comprend le nombre, la mobilité et la forme des spermatozoïdes. «Bien qu’une validation clinique soit en cours, nous avons confiance dans notre essai, non seulement parce qu’il sélectionne les spermatozoïdes mobiles, mais aussi parce qu’il augmente le nombres de cellules responsables de la fécondité», souligne Shiva Shukla.

Le projet MicroFSMA contre les techniques actuelles

Les techniques actuelles de séparation des spermatozoïdes utilisent des protocoles biologiques et une centrifugation complexes qui provoquent souvent la fragmentation de l’ADN. Par opposition, le test MicroFSMA conserve l’intégrité de l’ADN, et il est facilement utilisable par les cliniciens. La technologie par puce microfluidique convient pour simuler la géométrie et la composition du liquide de l’appareil reproducteur féminin. De plus, il permet d’automatiser et de réduire les délais de réponse nécessaires au diagnostic et au traitement de la stérilité masculine. Une amélioration est aussi possible par utilisation de composés chimiotactiques ou de cellules nourricières. Le projet MicroFSMA s’intéresse à un défi technologique essentiel qui est lié au nombre important d’échecs de la PMA. La mise en œuvre du test MicroFSMA augure une amélioration de la sélection des spermatozoïdes, ainsi que la réussite clinique de la PMA. Cela profitera grandement aux femmes qui tentent d’avoir un enfant. Pour ces femmes-là, la PMA représente un investissement significatif en termes de temps, d’argent et d’effort, sans parler de l’angoisse émotionnelle et psychologique qui s’y ajoutent et du risque biologique lié aux injections hormonales. «La validation clinique de la technologie aboutie représente notre prochain objectif phare; elle sera mise en œuvre par la société Béez Biotech», conclut Shiva Shukla. Béez Biotech déposera aussi le brevet de cette technologie et la commercialisera.

Mots‑clés

MicroFSMA, techniques de procréation médicalement assistée, PMA, sélection de spermatozoïdes, microfluidique, puce, fertilité, stérilité

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