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2009 > Infertilité > Spermiologie  Telecharger le PDF

Influence des facteurs infectieux sur les marqueurs du sperme

P. Cohen-Bacrie et S Belloc

 Influence des facteurs infectieux sur les marqueurs du sperme

 

Avant l'accés à cet article, nous vous proposons un QCM de pré évaluation, le QCM de post évaluation se trouve en fin d'article

Questionnaire pré évaluation

1) Quels sont les signes biologiques évocateurs d’une infection du sperme

a hypospermie

b absence d’acrosome

c flagelle écourté

d pH alcalin
2) les radicax libres oxygéés  ROS 

a sont toujours néfastes pour les spermatozoïdes

b peuvent être neutralisés par le liquide séminal

c diminuent les taux de fragmentation de l’ADN

d ne sont pas quantifiables biologiquement   

3) une antibiothérapie est nécessaire avant une assistance médicale à la procréation quand la spermoculture montre

a  la  présence unique d’un Escherichia Coli à plus de 100 000 colonies/ml

b  la présence unique  d’un Escherichia Coli à plus de 1 0 000 colonies/ml

c la présence de 3 germes différents à plus de 100 000 colonies/ml

d  la présence d’un mycoplasma hominis  à 105 /ml

4) en cas d’infection spermatique avérée , pourra etre proposé en plus de l’antibiothérapie :

 a un traitement antioxydant à base de vitamine C

b un traitement antioxydant à base de vitamine E

c un traitement anti-inflammatoire  stéroïdien

d  des compléments alimentaires à base de lycopéne

 Introduction

La présence de germes dans un éjaculat pose un problème d’interprétation, car il n’est pas démontré in vivo une interaction négative entre un germe et un spermatozoïde. Cependant les leucocytes entraînent une modification profonde des spermatozoïdes par l’intermédiaire des dérivés actifs de l’oxygène (ROS), peroxydant les lipides insaturés constituant l’essentiel des membranes des spermatozoïdes. La présence de macrophages dans le sperme, détectée par une coloration à l’estérase, serait en faveur d’un processus infectieux évolutif. De même, les leucocytes diminuent également l’aptitude des spermatozoïdes à pénétrer un ovocyte dépellucidé.

Ces germes entraînent la production de radicaux libres oxygénés (ROS) ou dérivés actifs de l'oxygène (DAO) extrêmement toxiques pour l'appareil génital, les glandes annexes et les spermatozoïdes. Le liquide séminal possède un pouvoir antioxydant, qui contre balance les effets du stress oxydatif. Cependant, in vivo, la production très élevée et/ou très prolongée de DAO peut submerger les défenses anti oxydantes, entraînant alors une infertilité. In vitro, les DAO sont constamment délétères, car les spermatozoïdes ne sont plus protégés. Les altérations cellulaires produites entrainent une diminution de la réaction acrosomique et de la capacité fusiogène et une augmentation de la fragmentation de l'ADN des spermatozoïdes.

Le stress oxydatif est la résultante de plusieurs facteurs induisant des radicaux libres en excès.

En effet à dose raisonnables ces radicaux libres sont utiles pour l’organisme. Ce sont des médiateurs cellulaires ou des résidus de réactions énergétiques ou de défense.

Quand la balance oxydants/antioxydants est en équilibre les conditions sont normales ; mais quand le déséquilibre se fait au profit des oxydants de nombreuses dégradations se produisent. Les radicaux primaires sont un ensemble de composés radicalaires restreints qui jouent un rôle physiologique. Ces radicaux primaires dérivent :

- de l’oxygène par des réductions à un électron tels : l’anion superoxyde 02 et le radical hydroxyle OH

- de l’azote tels : le monoxyde d’azote (NO)

L’oxygène singulet, 1O2, l’H2O2 (peroxyde d’hydrogène) ou le nitro peroxyde (ONOOH) ne sont pas des radicaux libres mais peuvent en être des précurseurs.

Les radicaux secondaires se forment par réactions de ces radicaux primaires sur les composés biochimiques de la cellule. L’ensemble des radicaux libres et leurs précurseurs sont appelés espèces réactives de l’oxygène.

Tous les radicaux de l’oxygène ne sont pas forcément réactifs mais constituent des précurseurs d’autres espèces réactives : les radicaux peroxydes (ROO*) ou surtout le radical hydroxyle (HO*) sont les plus redoutables. Ils sont produits par divers processus qui entraînent une mort cellulaire programmée.

L inflammation est une source importante de radicaux oxygénés produits par les cellules phagocytaires activées (Rôle majeur dans l’implantation embryonnaire). La production concomitante de *NO et de superoxyde est très délétère puisqu’il donne naissance au péroxynitrite.

Chez l’homme, les gènes antioxydants les plus inductibles par un stress oxydant sont ceux de la SOD à manganèse, alors que ceux de la SOD Cu-Zn et de la Gluthation peroxydase sont peu inductibles. En revanche les gènes de l’activateur du plasminogène sont inhibés par les espèces actives de l’oxygène.

Le nombre élevé de tests coûteux, complexes et non standardisés explique l’absence d’exploration, en routine, du stress oxydant dans les laboratoires d’andrologie. Il existe 30.tests actuellement disponibles, que l’on peut diviser en trois catégories :

- les méthodes « directes »

- les méthodes indirectes

- les tests « sentinelles » dans le plasma séminal

Le meilleur des tests directs d’altération du sperme par stress oxydant est la mesure du 8-OHdG (8 oxo 7,8-dihydro 2’deoxyguanosine) Il peut se mesurer dans le plasma séminal ou directement dans le sperme par immunofluorescence

Le plus utilisé des tests indirects est une méthode colorimétrique basée sur des changements de couleur du 2,2’azinobis3-ethyl-benzo-thiazoline-6-sulphate (ABTS), peu chère et facile à réaliser. La molécule ABTS réduite est oxydée en ABTS+ par du peroxyde d’hydrogène et une peroxydase pour former une couleur bleue-verte relativement stable en spectrophotométrie standard. Les anti-oxydants présents dans le plasma séminal diminue le changement de couleur à un degré qui est proportionnel à leur concentration.

Enfin, des tests dits « sentinelles », l’asthénospermie, l’hyperviscosité et la présence de mycoplasmes suggèrent fortement la présence de dérivés actifs de l’oxygène en abondance

Lors du bilan d’une infertilité masculine, toute leucospermie constitue un facteur de risque essentiel ou associé qu'il convient de traiter, surtout si une assistance médicale à la procréation est envisagée, afin d'améliorer le plus possible la qualité des gamètes utilisés.

L’interrogatoire attentif doit donc être à l’origine d’une investigation bactériologique, même lorsque le spermogramme/ spermocytogramme sont strictement normaux. Les modifications du spermogramme basal liées à la présence de bactéries dépendent du degré de fertilité de base du sujet. Un homme non infecté avec une spermatogénèse modeste serait beaucoup plus affecté dans sa fertilité par une contamination bactérienne qu’un homme dont le spermogramme basal serait très satisfaisant. Le spermogramme peut donc être "normal" alors même qu’il contiendrait suffisamment de bactéries pour altérer les résultats d’une assistance médicale à la procréation.

Il a aussi été décrit quelques variations du spermogramme liées à la présence de germes :

volume augmenté

pH > 8

oligozoospermie

flagelles enroulés

asthenozoospermie, nécrozoospermie

Modifications des paramètres biochimiques du sperme.

À l'heure actuelle, aucune de ces anomalies n'a pu être reconnue comme pathognomonique du phénomène inflammatoire mais toute infection diagnostiquée doit être traitée, et il faudra effectuer un spermogramme de contrôle après traitement antibiotique adapté.

Les infections masculines qui présentent un risque d’infertilité peuvent être :

- aiguës : elles agissent sur la fécondance par les lésions épithéliales qu’elle provoque, par la modification de composition du plasma séminal, favorisée par les germes, les leucocytes et/ou les anticorps anti spermatozoides. Les anticorps antispermatozoides sont plus fréquemment détectés dans la population masculine avec antécédents infectieux. Les lésions épithéliales au niveau de l’épididyme sont rarement compensées par une multiplication cellulaire réparatrice car l’activité mitotique de ces cellules s’arrête après la puberté. Ces lésions épithéliales modifient la sécrétion et la réabsorption liquidienne entraînant des oligozoospermies sévères. A contrario, au niveau des vésicules séminales et de la prostate l’épithélium se régénère normalement après une infection.

-chroniques : tout processus inflammatoire chronique généré par les toxines bactériennes et les cytokines entraîne des scléroses des voies génitales, par fibrose des conduits avec obstruction canalaire secondaire ou des stases diminuant le nombre et/ou la mobilité et/ou la vitalité des spermatozoïdes dans l’éjaculat (oligoasthénozoospermie, nécrozoospermie).

Les micro organismes infectieux provoquent des lésions tissulaires (épithélium et tissu conjonctif sous jacent) soit directement, soit par l’intermédiaire de leurs produits de sécrétion. L’inflammation résulte aussi du nombre de leucocytes activés et des cytokines qu’ils sécrètent. Les radicaux libres oxygénés (ROS) libérés par ces cellules sont actuellement considérés comme une source d’altération membranaire et nucléaire des spermatozoïdes. Ces radicaux libres pourraient avoir des effets délétères sur toute cellule constitutive des épithéliums des différents organes de l’appareil génital masculin. A noter cependant que tout processus inflammatoire chronique n’est pas toujours d’origine infectieuse.

Les antécédents d’infection de l’appareil génital (épididymites, orchites, prostatites, infections urinaires, urétrites…) représentent 20 à 25% des cas d’infertilité masculine lors des bilans d’AMP. Ce chiffre est vraisemblablement sous évalué car la pathologie asymptomatique à Chlamydiae trachomatis représente 40% des urétrites et des épididymites de l’adulte.

L’interrogatoire du patient prendra en compte les antécédents infectieux de la partenaire, et les autres facteurs d’inflammation chronique (tabagisme, alcoolisme, toxicomanie…), ceci permettra de mieux apprécier l’étiologie infectieuse dans l’infertilité du couple.

Des signes indirects d’infection peuvent être détectés sur les examens classiques de spermiologie : modification du volume et du pH du sperme, de la mobilité et de la vitalité des spermatozoïdes, présence d’anticorps anti spermatozoïdes de surface de type IgA et IgG, présence de leucocytes objectivée par le dosage de l’élastase dans le sperme

Le recueil de sperme par masturbation doit être rigoureusement effectué pour éviter toute contamination par la flore commensale péri génitale : après miction, nettoyage avec un antiseptique des mains, du gland et du pénis, recueil du sperme dans un flacon stérile traité pour culture de gamètes. La salle de recueil doit être conforme aux recommandations du guide des bonnes pratiques (JO du 28 février 1999), en particulier un dispositif de lavage des mains de type chirurgical.

La mise en culture doit être faite dans les deux heures après l’éjaculation puis liquéfaction sur des milieux de culture pour recherche de germes aérobies et anaérobies, et milieu spécifique pour Mycoplasma, sans oublier la recherche systématique de Neisseria gonorrhoeae, de Trichomonas vaginalis et de levures. La recherche de Chlamydiae est systématique et réalisée par une technique PCR.

Une numération des colonies est effectuée, la valeur seuil retenue est de 103 CFU/ml, mais une culture mono microbienne inférieure à ce seuil doit être retenue car la contamination des milieux de culture ne peut être écartée

Les germes les plus fréquemment isolés sont :

  • Escherichia coli, rarement responsables d’infections asymptomatiques mais surtout de prostatites chroniques,
  • Autres bactéries à Gram négatif : Proteus, Klebsiella, Citrobacter, Haemophilus
  • Bactéries à Gram positif : Staphylococcus aureus, streptocoques béta hémolytiques des groupes A,B,C ou G
  • Chlamydiae trachomatis responsables d’infections asymptomatiques (urétrites, épididymites, prostato vésiculites) avec des conséquences controversées sur l’infertilité (oligozoospermie par atteinte de la perméabilité des voies séminales, lésions occlusives expérimentales des épididymes, action sur la qualité du mouvement des spermatozoïdes). In vitro l’adhésion de Chlamydiae trachomatis sur la membrane plasmique des spermatozoïdes a été démontrée et jouerait un rôle dans la transmission de l’infection. Chlamydiae trachomatis garde son pouvoir infectieux dans un sperme congelé.
  • Ureaplasma urealyticum est isolé dans plus de 30% des cultures des spermes chez des hommes infertiles, sa responsabilité est difficilement prouvée dans l’infertilité masculine.

Des bactéries appartenant aux flores commensales (cutanée, buccale, fécale, urétrale) ne seront prises en compte que si elles sont présentes en culture pure ou majoritaire, particulièrement les staphylocoques coagulase négative, les streptocoques alpha hémolytiques, les corynébactéries en particulier Corynebacterium glucuronilyticum-seminale, Gardnerella vaginalis et les Neisseria commensales.

En dehors des traitements antibiotiques adaptés à la présence d’un germe spécifique isolé dans la spermoculture, à une concentration supérieure à 103 CFU/ml, reste le problème des traitements antibiotiques des infections asymptomatiques urogénitales à Mycoplasmes, autres bactéries Gram négatif, staphylocoques, streptocoques…..

S’il s’agit d’une flore mono microbienne et même si elle représente une flore commensale uro génitale, un traitement antibiotique adapté est effectué et une spermoculture de contrôle négative est réalisée avant la tentative d’AMP. Un recueil de sperme effectué en cours de traitement peut être utile pour obtenir, de manière transitoire, une culture négative et permettre d’utiliser le sperme en AMP, sans attendre une (hypothétique) guérison dans le cas de certaines infections chroniques.

Un traitement préventif systématique (cyclines par exemple) est préconisé par certains auteurs avant toute utilisation de sperme en AMP: des études doivent en définir les effets secondaires, notamment bactériologiques par modification de la flore urétrale, et le bénéfice final en terme de grossesses évolutives.

Il faut insister sur la nécessité de ne pas poser un diagnostic d’infection du sperme trop rapidement à la vue d’un résultat isolé de spermoculture, source de traitements inutiles ou répétés, responsables d’un déséquilibre de la flore urétrale et de sélection de bactéries pathogènes résistantes.

L’administration des corticostéroïdes n’a pas démontré d’efficacité dans le traitement des inflammations chroniques masculines, et est actuellement abandonnée. L’utilisation d’AINS associée aux antibiotiques a été préconisée dans le traitement des prostatites chroniques, mais les AINS représente des médicaments à risque pour la spermatogénèse.

Des antioxydants (pentoxifylline, glutathion, vitamine E) ont été utilisés contre les radicaux libres oxydatifs, sans que leur efficacité n’ait été retenue.

Une approche thérapeutique adaptée à chaque patient est idéale sachant que cette démarche peut-être longue et qu’il est parfois délicat d’obtenir de certains patients d’accepter des spermocultures répétées et des traitements pendant plusieurs mois.

Les techniques utilisées en AMP pour la préparation des spermatozoïdes tentent de diminuer les risques infectieux et oxydatifs.

Les techniques de sélection des spermatozoïdes, particulièrement celles qui utilisent des gradients de densité réduisent la concentration en germes. La dilution immédiate de l’éjaculat avec un milieu protéiné diminue la concentration des anticorps antispermatozoïdes de façon variable. Les milieux de culture utilisés en AMP contiennent des antibiotiques ( pénicilline, colimycine, aminosides) pour éviter la contamination de l’embryon. Ils sont utilisés à des concentrations n’interférant pas avec le développement embryonnaire précoce.

Certains antioxydants ont été utilisés durant la liquéfaction du sperme et servent à la préparation des gradients de densité, en cas de leucocytospermie importante.

Dans le cadre de l’ICSI le faible nombre de spermatozoïdes ne permet pas d’utiliser toutes ces différentes méthodes en raison de la toxicité qu’elles pourraient représenter pour l'ovocyte.

En définitive, le rôle de l’infection du sperme sur la fertilité n’est pas aujourd’hui clairement établi mais il serait souhaitable de définir un consensus sur l’utilisation des antibiotiques dans l’approche de la stérilité masculine. Une relation étroite doit exister entre cliniciens, biologistes de la reproduction et microbiologistes pour une meilleure utilisation des antibiotiques dans ce domaine.

Bibliographie

1- Tezarik J.Mendoza-Tezarik R. Mendoza C.:Sperm nuclear DNA damage: update on the mechanism diagnosis and treatment. Reproduction Biomedecine Online.2006;12.715-721

2- Aitken RJ. Krauz CG: Oxydative stress, DNA damage and the Y chromosome.Reproduction 2001;122.497-506

3-Cohen-Bacrie P, Belloc S, Ménézo et al .. Correlation between DNA damage and sperm parameters: a prospective study of 1,633 patients. Fertil. Steril. 2008 .Avril 2008;in press

4-Alvarez JG, Sharma RK, Ollero M. et al. Increased DNA damage in sperm from leukocytospermic semen samples as determined by the sperm chromatin structure assay. Fertility and Sterility 2002; 78, 319–329.

5- Aitken RJ. BakerMA: Oxydative stress and male reproductive biology.Reproduction Fertility and Development 2004;16.581-588

6-Ménézo Y, Hazout A, Panteix G, Robert F, Rollet J, Cohen-Bacrie P,et al : Antioxidants to reduce sperm DNA fragmentation: an unexpected adverse effect ;RBM online 2007; 14.418-421

7- Tremellen K. Oxidative stress and male infertility: a clinical perspective. Human Reprod.Update 2008;14.1-16

Questionnaire post évaluation

1) Quels sont les signes biologiques évocateurs d’une infection du sperme

a hypospermie

b absence d’acrosome

c flagelle écourté

d pH alcalin
Réponse d
2) les radicaux libres oxygénés  ROS 

a sont toujours néfastes pour les spermatozoïdes

b peuvent être neutralisés par le liquide séminal

c diminuent les taux de fragmentation de l’ADN

d ne sont pas quantifiables biologiquement

Réponse a-b                
3) une antibiothérapie est nécessaire avant une assistance médicale à la procréation quand la spermoculture montre

a  la  présence unique d’un Escherichia Coli à plus de 100 000 colonies/ml

b  la présence unique  d’un Escherichia Coli à plus de 1 0 000 colonies/ml

c la présence de 3 germes différents à plus de 100 000 colonies/ml

d  la présence d’un mycoplasma hominis  à 105 /ml

Réponse a –d    b acceptée si contexte clinique
4) en cas d’infection spermatique avérée , pourra etre proposé en plus de l’antibiothérapie :

 a un traitement antioxydant à base de vitamine C

b un traitement antioxydant à base de vitamine E

c un traitement anti-inflammatoire  stéroïdien

d  des compléments alimentaires à base de lycopénies

Réponse   a-b-c-d
Paul COHEN-BACRIE, , Stephanie BELLOC, Martine COHEN-BACRIE , Vincent NAPOLY, André HAZOUT , Yves MENEZO Laboratoire d’EYLAU – UNILABS 55 rue Saint Didier, 75116 Paris 34 avenue du Roule 92200 Neuilly sur Seine