Évaluation d'un nouveau dispositif microfluidique pour la sélection spermatique : performances et perspectives d'integration robotique

Objectif

La sélection des spermatozoïdes est une étape clé de l'ICSI. Les méthodes conventionnelles (gradient de densité, swim-up) exposent les gamètes à un stress oxydatif altérant leur intégrité génétique. Les dispositifs microfluidiques constituent une alternative plus physiologique, mais restent dépendants d'une récupération manuelle en sortie. Nous présentons l'évaluation d'un nouveau prototype de puce microfluidique en PDMS, conçu pour s'intégrer dans un système fermé couplé à des microrobots.

Méthode

Les échantillons proviennent de patients suivis en AMP (IRB : CER-2021-059). La puce PDMS exploite le thigmotactisme spermatique pour sélectionner passivement les gamètes les plus mobiles sans centrifugation (125–250 µL, 37°C, 20 min). La validation a comporté : (1) répétabilité intra-essai (n=2, 10 réplicats) ; (2) rendement inter-patients (n=10) ; (3) mobilité progressive (n=20) comparée au sperme entier et après gradient de densité (GD) ; (4) fragmentation de l’ADN spermatique (TUNEL) sur trois fractions : sperme entier, microfluidique et GD (n=20). Statistiques : test de Wilcoxon apparié (Biostat TGV). Résultats exprimés en moyenne ± ET.

Résultats

Le dispositif a démontré une bonne répétabilité intra-essai avec des rendements de 15,8 ± 2,0 % (CV = 12,1 %) et 14,6 ± 6,3 % (CV = 43,2 %) pour les deux patients testés. Le rendement inter-patients était de 18,1 ± 2,5 % (n=10, extrêmes : 14–22 %), témoignant d'une robustesse satisfaisante face à la variabilité biologique interindividuelle. La mobilité progressive des spermatozoïdes sélectionnés par la puce microfluidique était de 87,8 ± 3,1 % (n=20), significativement supérieure à celle du sperme entier (51,8 ± 10,4 %, p<0,001) et à celle obtenue après migration sur gradient de densité (70,5 ± 11,5 %, p<0,001). Le taux de fragmentation de l’ADN spermatique (SDF) était significativement réduit après sélection microfluidique (2,9 ± 3,6 %, n=20) par rapport au sperme entier (5,8 ± 4,9 %, p=0,02). Les résultats obtenus après migration sur gradient de densité (2,2 ± 1,5 %, n=6) étaient comparables à ceux de la puce, bien que le faible effectif limite la comparaison.

Conclusion des auteurs

Ce prototype démontre des performances comparables aux dispositifs commerciaux, avec un enrichissement significatif en mobilité progressive et une réduction du SDF en conditions hospitalières réelles. Les premiers essais exploratoires d'intégration puce-robot ont démontré la faisabilité de la capture spermatique par les microrobots en sortie de microcanaux et constitue une étape essentielle dans le développement d'un système automatisé de FIV.