De nouvelles recherches menées par des scientifiques du Huntsman Cancer Institute (HCI) de l'Université de l'Utah et des collaborateurs de l'Université de l'Utah Health (U of U Health) mettent en lumière le processus complexe qui se produit dans le développement des cellules souches du sperme humain. Il s'agit de la première étude à caractériser les changements que subissent les cellules souches du sperme humain à mesure qu'elles mûrissent. Les résultats ont des implications pour comprendre l'infertilité masculine ainsi que le développement du cancer et ont été publiés aujourd'hui dans la revue Cellule souche .

Les études antérieures sur les cellules souches du sperme se sont limitées à des systèmes modèles, y compris les souris. Mais cette première étude sur le développement de cellules souches de spermatozoïdes humains a révélé que ce processus était beaucoup plus complexe chez l'homme qu'on ne le pensait auparavant. À l'aide d'outils d'analyse du génome, les scientifiques ont décrit le processus en plusieurs étapes que subissent les cellules souches des spermatozoïdes au cours de leur développement normal.

"Ces informations fournissent de nouvelles informations sur le fonctionnement et le développement des cellules souches des spermatozoïdes dans des circonstances normales, " déclare l'auteur principal de l'étude, Bradley Cairns, Doctorat, directeur principal des sciences fondamentales au HCI et professeur et président des sciences oncologiques à l'U of U. « Nous avons construit un cadre très important que nous pouvons maintenant utiliser pour nous aider à comprendre ce qui se passe lorsque les choses tournent mal, entraînant des problèmes comme l'infertilité et le cancer chez les hommes.

Dans l'étude, les scientifiques ont examiné tous les gènes qui s'activent ou se désactivent dans une cellule donnée au cours du développement normal. En utilisant l'analyse de séquençage d'ARN à cellule unique, le laboratoire de Cairns a profilé les cellules individuellement, l'établissement du profil d'expression génique dans les cellules souches du sperme humain.

Leurs découvertes ont décrit quatre phases cellulaires distinctes de la maturation des cellules souches du sperme, révélant comment les cellules souches progressent à partir d'un état "quiescent", à un état de « prolifération » au cours duquel les cellules souches se divisent, à un état final de "différenciation" lorsque les cellules souches mûrissent pour devenir des spermatozoïdes. Spécifiquement, les données révèlent des transitions distinctes dans les facteurs qui influencent les différents états cellulaires, y compris les régulateurs du cycle cellulaire, facteurs de transcription, et les facteurs de signalisation.

"Travailler avec mes patients souffrant d'infertilité, J'ai vu à quel point ce diagnostic peut être dévastateur, " dit le co-auteur et urologue de la reproduction James Hotaling, MARYLAND, également professeur adjoint de chirurgie à l'U of U Health. "Cette étude nous aidera à comprendre ce qui cause l'infertilité dans certains cas."

Les résultats peuvent également avoir des implications pour comprendre comment certains cancers surviennent. Les hommes souffrant d'infertilité sont connus pour être plus à risque de développer certains cancers, notamment les cancers des testicules et de la prostate. "Notre étude jette un nouvel éclairage sur le fonctionnement normal des gènes dans les cellules souches du sperme, ", dit Cairns. "Les prochaines étapes consisteront à utiliser ces connaissances pour mieux comprendre les changements qui se produisent lorsque les cellules souches du sperme ne se développent pas normalement et se transforment plutôt en cellules cancéreuses."

Les auteurs pensent que les résultats de l'étude pourraient conduire à de meilleurs outils pour diagnostiquer et traiter les patients souffrant d'infertilité masculine, ainsi que de découvrir les changements génétiques complexes qui sous-tendent les cancers associés à l'infertilité masculine.

Cairns et Hotaling ont collaboré avec le premier auteur Jingtao Guo et les co-auteurs Edward Grow, Chongil Yi, Patrick Murphy, Candice Wike, et Douglas Carrell. La recherche s'intitule « Transcription, Signalisation et transitions métaboliques au cours de la différenciation des cellules souches spermatogonales humaines".