Les scientifiques découvrent un curieux effet du stress sur le sperme des hommes

Une étude récente publiée dans Communications naturelles suggère que le stress peut stimuler la respiration des spermatozoïdes (production d’énergie) et la motilité (mouvement) chez les souris et les hommes, avec des effets apparaissant plusieurs mois après un événement stressant. Cette découverte suggère un lien possible entre le stress environnemental et la santé reproductive masculine.

L’étude a été motivée par les inquiétudes concernant le déclin mondial de la fertilité et de la qualité du sperme observé au cours des dernières décennies. Des chercheurs du campus médical Anschutz de l’Université du Colorado ont cherché à explorer l’impact du stress sur la fonction des spermatozoïdes au niveau cellulaire, en se concentrant sur les processus liés à la production d’énergie et à la motilité qui sont essentiels à la performance des spermatozoïdes.

L’équipe souhaitait notamment voir si le stress pouvait provoquer des changements à long terme dans les spermatozoïdes qui persisteraient bien après la fin de la période de stress. En découvrant ces mécanismes, ils espèrent acquérir de nouvelles connaissances sur la façon dont les cellules reproductrices mâles s’adaptent aux défis environnementaux, mettant potentiellement en lumière les implications plus larges du stress sur la fertilité et le succès reproducteur.

« En tant que neuroscientifique, comprendre l’impact de l’environnement préconceptionnel sur le développement de l’embryon et du cerveau après la conception est essentiel pour identifier les points d’intervention, la prévention et les mécanismes causals importants pour les troubles neurodéveloppementaux », a déclaré Tracy Balel’auteur principal et la Chaire dotée de la Fondation Anschutz en recherche intégrée sur la santé mentale et physique des femmes au Centre Ludeman de CU Anschutz.

L’étude comprenait deux sections principales : tester l’impact du stress sur le sperme humain et étudier les effets du stress chez la souris pour examiner de plus près les mécanismes biologiques.

Dans la section humaine, 34 hommes en bonne santé de la région de Denver ont participé à une étude comportant plusieurs visites sur plusieurs mois, fournissant des échantillons de sperme et rapportant leur niveau de stress perçu. À l’aide d’un logiciel avancé d’analyse des spermatozoïdes, les chercheurs ont mesuré la motilité des spermatozoïdes à chaque visite, analysant la manière dont des facteurs tels que la vitesse moyenne, la vitesse linéaire et la motilité progressive variaient par rapport au stress signalé trois mois auparavant.

Les chercheurs ont observé que le stress ressenti deux à trois mois avant la collecte des spermatozoïdes était associé à une motilité plus élevée des spermatozoïdes chez les participants masculins en bonne santé. Les améliorations de la motilité comprenaient une augmentation des vitesses curvilignes (circulaires) et en ligne droite, ainsi qu’une motilité progressive globale, qui est connue pour jouer un rôle clé dans une fécondation réussie.

Pour comprendre les mécanismes à l’origine de cette augmentation inattendue de la fonction des spermatozoïdes, les chercheurs se sont tournés vers un laboratoire contrôlé avec des souris. En simulant des conditions de stress, ils ont observé comment les hormones du stress affectaient les cellules épithéliales de l’épididyme, essentielles à la maturation et à la motilité des spermatozoïdes.

Lorsqu’elles sont exposées aux hormones du stress, ces cellules ont présenté des changements significatifs dans la dynamique énergétique des mitochondries, un élément essentiel de la respiration cellulaire. En réponse au stress, les cellules ont libéré des vésicules extracellulaires transportant des molécules liées au stress qui ont influencé les spermatozoïdes voisins. Lorsque ces vésicules interagissaient avec les spermatozoïdes, elles augmentaient la respiration et la production d’énergie des spermatozoïdes, améliorant finalement leur motilité. Cette idée a fourni une explication biologique possible de la motilité accrue observée dans les spermatozoïdes humains suite à un stress.

Une analyse plus approfondie des cellules stressées a révélé que le stress entraînait des changements moléculaires dans la chromatine de la cellule, la structure abritant le matériel génétique, affectant spécifiquement une modification associée à la répression génique. Ces changements dans l’expression des gènes ont influencé les voies responsables du métabolisme énergétique et de l’organisation mitochondriale, modifiant les besoins énergétiques de base des cellules même après la fin du stress.

Les chercheurs ont découvert que ces changements induits par le stress dans les processus énergétiques et mitochondriaux duraient de longue durée, ce qui suggère que les cellules pourraient recalibrer leurs paramètres énergétiques de base pour s’adapter aux nouvelles conditions. Les vésicules extracellulaires libérées par ces cellules reprogrammées servent de forme de communication cellulaire, transférant les ajustements énergétiques liés au stress aux spermatozoïdes. Cette voie, où l’expérience du stress dans un type de cellule conduit à une altération de la fonction dans une autre cellule, pointe vers un système de signalisation sophistiqué qui peut avoir des effets d’entraînement sur les fonctions de reproduction.

« Imaginez que vous ayez une voiture qui a du mal à gravir une pente raide. Lorsque le moteur est sollicité, la voiture devient moins efficace. Cependant, avec un peu plus d’essence, vous pouvez augmenter les performances globales pour une conduite plus fluide. Tout comme votre voiture devient plus efficace sous stress, avec les bons ajustements, les cellules améliorent leur production d’énergie et leurs mouvements lorsque des facteurs induits par le stress sont présents », a déclaré Nickole Moon, premier auteur de l’article et étudiant à CU Anschutz qui fait partie de l’équipe de recherche. .

Ces résultats illustrent comment le stress peut influencer la santé reproductive masculine à travers des voies moléculaires et cellulaires complexes, améliorant les caractéristiques spécifiques des spermatozoïdes et suggérant un mécanisme d’adaptation jusqu’alors inconnu. En cartographiant ce lien, l’étude offre des informations qui pourraient éventuellement être appliquées aux traitements de fertilité ou améliorer la compréhension des facteurs environnementaux ayant un impact sur la santé reproductive.

« Une expérience de stress chronique peut avoir un impact significatif sur la reproduction et le développement de la progéniture », a déclaré Bale à PsyPost. « Il est important d’être conscient des moyens d’atténuer le stress et du timing de ses effets si l’on envisage une grossesse. »

Mais comme pour toute recherche, il existe certaines limites. Par exemple, ils n’ont pas pu évaluer si une motilité améliorée se traduisait directement par une fertilité accrue chez les humains, ni confirmer si ces changements affectaient les résultats reproductifs à long terme. De plus, l’étude s’est concentrée sur la motilité des spermatozoïdes et la fonction mitochondriale, mais n’a pas évalué si ces changements avaient un impact sur le développement de l’embryon ou du fœtus. Les études futures exploreront probablement comment ces effets peuvent varier selon les individus et détermineront si des résultats similaires s’appliquent à différents types de stress ou à d’autres modèles de mammifères.

« Nous n’avons pas examiné les changements dans la fertilité des spermatozoïdes humains ou dans le développement de la progéniture (uniquement chez la souris) », a déclaré Bale.

Les chercheurs prévoient d’examiner les rôles de diverses molécules et protéines de signalisation au sein des vésicules extracellulaires, qui transportent des informations importantes entre les cellules et pourraient détenir la clé pour obtenir plus de détails sur les effets du stress sur la santé reproductive.

« Nous avons émis l’hypothèse que l’effet du stress sur les spermatozoïdes entraîne une modification du taux de développement de l’embryon, ce qui entraîne des conséquences sur le cerveau et augmente le risque de troubles du développement neurologique », a expliqué Bale. « Nos objectifs à long terme sont de mener des études sur les embryons de souris afin de confirmer les molécules spécifiques impliquées et le moment opportun. Nous devons comprendre dans quelle mesure le taux de développement cérébral est important pour le fonctionnement du cerveau après la naissance, et où nous pouvons améliorer les résultats pour réduire le risque.

« L’impact du stress sur les cellules germinales, la fertilité et les mécanismes sous-jacents à la transmission des expériences de stress parental à travers les générations ne sont pas bien compris », a ajouté Neill Epperson, professeur et président du département de psychiatrie de l’UC et partenaire de Bale dans les études. « En continuant à recruter des participants pour ces essais et en menant des évaluations approfondies du stress parallèlement aux travaux en cours en laboratoire, nous visons à mieux comprendre comment les facteurs de stress passés peuvent affecter la progéniture future. »

L’étude, « Le stress augmente la respiration et la motilité des spermatozoïdes chez les souris et les hommes», a été rédigé par Nickole Moon, Christopher P. Morgan, Ruth Marx-Rattner, Alyssa Jeng, Rachel L. Johnson, Ijeoma Chikezie, Carmen Mannella, Mary D. Sammel, C. Neill Epperson et Tracy L. Bale.