Spermatozoïdes et ovocytes: mécanismes de reconnaissance

01.03.2013

Une étude publiée par l'INSERM dans Human Reproduction et qui explore les mécanismes de reconnaissance entre spermatozoïde et ovocyte. Un résumé en français et l'article scientifique en anglais. Des pistes peut-être pour savoir pourquoi cette machinerie si bien faite souvent ne marche parfois pas...

Le spermatozoïde est assisté par des protéines polyvalentes

&RT Flash

Une équipe de l'Institut national de la santé et de la recherche médicale (Inserm) vient d’identifier plusieurs protéines impliquées dans la reconnaissance de l’ovocyte.

Dirigés par Jana Auer, ces chercheurs ont découvert que de nombreuses protéines que l'on croyait affectées à d'autres fonctions, sont également impliquées dans la reconnaissance de l'ovocyte.

Les chercheurs ont également isolé des anticorps produits par certains hommes infertiles, qui sont dirigés contre leurs propres spermatozoïdes. Ces anticorps semblent avoir pour cible des protéines impliquées dans la fécondation. Finalement, plusieurs protéines polyvalentes ont été localisées sur la tête des spermatozoïdes. Certaines d’entre elles étaient connues pour remplir des fonctions liées au fonctionnement des spermatozoïdes.

"Nous avons constaté que des protéines qui occupent une certaine fonction quand elles sont situées dans le flagelle peuvent jouer un rôle tout à fait différent de reconnaissance de l'ovocyte, lorsqu'elles sont localisées au niveau de la tête du spermatozoïde" souligne Jana Auer.

L’identification des protéines clef de la fécondation devrait permettre de préciser le diagnostic des infertilités et de proposer aux patients des techniques de procréation personnalisées. A plus long terme, cette découverte fondamentale pourrait également avoir des applications en matière de contraception en bloquant de manière ciblée certaines de ces protéines clef de la fécondation.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Human Reproduction

Identification of sperm head proteins involved in zona pellucida binding
F.M. Petit1, C. Serres2, F. Bourgeon3, C. Pineau3 and J. Auer2,*
+ Author Affiliations

1AP-HP, Laboratoire de génétique moléculaire, Hôpital Antoine Béclère, Clamart 92141, France
2INSERM U1016, Département de Génétique et Développement, Institut Cochin, CNRS UMR8104 and Université Paris Descartes, Paris 75014, France
3Proteomics Core Facility Biogenouest, Inserm U1085 IRSET, Campus de Beaulieu, Rennes Cedex 35042, France
↵*Correspondence address. E-mail: jana.auer@parisdescartes.fr
Received September 28, 2012.
Revision received November 22, 2012.
Accepted December 11, 2012.

Abstract
STUDY QUESTION Which human sperm proteins interact with zona pellucida (ZP) glycoproteins, ZPA/2, ZPB/4 and ZPC/3
SUMMARY ANSWER Co-precipitation experiments with recombinant human ZP (rhZP) coated beads demonstrated interactions with various proteins, including glutathione S-transferase M3 (GSTM) with ZPB/4 and voltage-dependent anion channel 2 (VDAC2) with ZPA/2 and ZPC/3.

WHAT IS KNOWN ALREADY Regarding sperm–ZP binding, several target spot/proteins have been detected in several species, but not all have been characterized. The limit of these studies was that a mixture of the different ZP glycoproteins was used and did not allow the identification of the specific ZP glycoprotein (ZPA/2, ZPC/3 or ZPB/4) involved in the interaction with the sperm proteins.

STUDY DESIGN, SIZE, DURATION To identify the human sperm proteins interacting with the oocyte ZP, we combined two approaches: immunoblot of human spermatozoa targeted by antisperm antibodies (ASAs) from infertile men and far western blot of human sperm proteins overlayd by each of the rhZP proteins.

MATERIALS, SETTING, METHODS We used rhZP expressed in Chinese hamster ovary (CHO) cells and ASA eluted from infertile patients undergoing IVF failure. Sperm proteins separated by two-dimensional (2D) electrophoresis recognized by both sperm-eluted ASAs from infertile patients and rhZP were identified by mass spectrometry (MALDI-MS/MS). Some of these proteins were further validated by co-precipitation experiments with rhZP and functional zona binding tests.

MAIN RESULTS AND THE ROLE OF CHANCE We identified proteins that are glycolytic enzymes such as pyruvate kinase 3, enolase 1, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, aldolase A, triosephosphate isomerase, detoxification enzymes such as GSTM or phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase, ion channels such as VDAC2 and structural proteins such as outer dense fibre 2. Several of the proteins were localized on the sperm head. However, these proteins have also been described to exert other functions in the flagellum. Co-precipitation experiments with rhZP-coated beads confirmed the direct interaction of GSTM with ZP4 and of VDAC2 with ZP2 and ZP3.

LIMITATIONS, REASONS FOR CAUTION We used recombinant ZP in place of native ZP. Thus, the post-translational modifications of the proteins, such as glycosylations, can be different and can influence their function. However, CHO cell-expressed rhZP are functional, e.g. can bind human spermatozoa and induce the acrosome reaction. Moreover, the identification of relevant proteins was limited by the need for sufficient amounts of proteins on the preparative 2D-gel to be subsequently analysed in MALDI-TOF MS/MS.

WIDER IMPLICATIONS OF THE FINDINGS Our results bring new insights on the ability of sperm proteins to exert several functions depending on their sub-cellular localization, either the head or flagellum. Their multiple roles suggest that these sperm proteins are multifaceted or moonlighting proteins.

STUDY FUNDING/COMPETING INTEREST(S) This work was supported by the grant ReproRio (CNRS, INRA, INSERM and CEA) and the Société d'Andrologie de Langue Française.

Key words
sperm–zona pellucida interaction antisperm antibodies far WB moonlighting proteome