Prédire la fertilité des mâles à partir du méthylome des spermatozoïdes : application à 120 taureaux avec des centaines d'enregistrements d'insémination artificielle

Une collection unique de 100 échantillons de sperme a été constituée en regroupant 2-5 éjaculats par taureau provenant de 100 taureaux Montbéliarde d'âge comparable, évalués comme fertiles (n = 57) ou subfertiles (n = 43) sur la base des taux de non-retour 56 jours après l'insémination. Les profils de méthylation de l'ADN de ces échantillons ont été obtenus par séquençage au bisulfite à représentation réduite. Après avoir exclu les polymorphismes de séquence putatifs, 490 cytosines différentiellement méthylées (DMC) liées à la fertilité ont été identifiées, dont la plupart étaient hyperméthylées chez les taureaux subfertiles. Il est intéressant de noter que 46 gènes ciblés par les DMCs sont impliqués dans le développement embryonnaire et fœtal, la fonction et la maturation des spermatozoïdes, ou ont été liés à la fertilité dans des études d'association à l'échelle du génome ; cinq d'entre eux ont été analysés par pyroséquençage. Afin d'évaluer la valeur pronostique des DMCs liés à la fertilité, les échantillons de sperme ont été répartis entre des ensembles d'entraînement (n = 67) et des ensembles de test (n = 33). En utilisant une approche Random Forest, un modèle prédictif a été construit à partir des valeurs de méthylation obtenues sur l'ensemble d'entraînement. La précision prédictive de ce modèle était de 72 % sur l'ensemble d'essai et de 72 % sur les éjaculats individuels recueillis dans une cohorte indépendante de 20 taureaux.

Cette étude, menée sur le plus grand ensemble d'échantillons de sperme de taureau examiné jusqu'à présent dans le cadre d'analyses épigénétiques, a démontré que le méthylome du sperme est une source précieuse de biomarqueurs de fertilité masculine. Le prochain défi consiste à combiner ces résultats avec d'autres données sur les mêmes échantillons de sperme afin d'améliorer la qualité du modèle et de mieux comprendre l'interaction entre la méthylation de l'ADN et d'autres caractéristiques moléculaires dans la régulation de la fertilité. Cette recherche pourrait avoir des applications potentielles en médecine humaine, où l'infertilité affecte l'interaction entre un homme et une femme, rendant ainsi difficile l'isolement du facteur masculin.

Contacts :

• Florence Jaffrezic
• Didier Boichard