Tératozoospermie : mythe ou réalité ? Étude d’une cohorte de 101 404 examens de sperme

Résultats Les données ont montré une augmentation de l’âge des patients tandis que la concentration spermatique est passée de 63,5 millions/mL en 2000 à 63,6 millions/mL en 2009 avec une légère chute de 2001 à 2008. La vitalité a augmenté de 67,8 % en 2000 à 73,5 % de 2009 ainsi que la mobilité globale (de 37,7 % à 39,2 %) et progressive (de 34,6 % à 36,2 %). Le pourcentage des spermatozoïdes atypiques est passé de 64,5 % à 84,2 % ( r = 0,43, p < 0,001). Discussion et conclusion Contrairement à de nombreux travaux, notre étude d’une très grande série d’analyses de spermes n’a pas montré de réel déclin des paramètres du sperme selon l’OMS au cours d’une période de dix ans, excepté pour le pourcentage de spermatozoïdes atypiques, lequel a considérablement augmenté au cours des années. Abstract Objectives Several studies have reported a time-related decline in semen quality. In this context, 101 404 spermograms-spermocytograms performed in a single andrology laboratory from January 2000 to December 2009 were investigated retrospectively. Variations of sperm parameters were analyzed over the years. Patients and methods For each semen sample, age at semen collection, duration of sexual abstinence, volume of seminal fluid, pH, concentration of spermatozoa, percentages of overall motile and progressive motile sperm, percentage of morphologically abnormal spermatozoa (according to David's classification) and amplitude of lateral head displacement (ALH) were analyzed. For each parameter, the mean value per year was determined. To examine trends over time the statistical tests used were analyses of variance and correlation studies. Results Data showed an increasing age of patients from 36.5 years in 2000 to 37.2 years in 2009. The semen concentration was 63.5 millions/mL in 2000 and 63.6 millions/mL in 2009 with a slight fall from 2001 to 2008. The vitality continuously increased from 67.8% in 2000 to 73.5% in 2009 as well as the overall motility (from 37.7% to 39.2%) and the progressive motility (from 34.6% to 36.2%). The percentage of morphologically abnormal spermatozoa continuously increased from 64.5% to 84.2% ( r = 0.43, P < 0.001). Discussion and conclusion Contrary to a variety of works, our very large study of semen analysis did not show a real decline in semen WHO parameters during a 10-year period, except for the percentage of morphologically abnormal spermatozoa, which dramatically increased over the years. Mots clés Formes typiques Formes atypiques Tératozoospermie Spermogramme Spermocytogramme Keywords Normal form Abnormal form Teratozoospermia Spermogram Spermocytogram 1 Introduction De nombreuses études ont rapporté un déclin dans la qualité spermatique au cours du temps [1] . L’évolution de la société et des techniques d’examens spermatiques explique en partie les raisons du débat ; en effet, personne aujourd’hui ne nie les effets néfastes de certains facteurs environnementaux et l’incidence de caractéristiques géographiques [2–4] , voire génétiques [5,6] . Il convient donc d’être prudent dans l’analyse des paramètres du sperme et des conséquences de leur évolution. Dans ce contexte, nous avons étudié de façon rétrospective, une cohorte de 101 404 spermogrammes-spermocytogrammes, pour des patients consultant dans le cadre d’une hypofertilité de couple au laboratoire entre janvier 2000 et décembre 2009. Les variations des paramètres spermatiques ont été analysées. 2 Patients, matériel et méthodes Un total de 101 404 examens de sperme, effectués pour infertilité (désir d’enfant depuis plus de deux ans) ont été réalisés au cours d’une décennie dans un site unique suivant les techniques préconisées par l’OMS. Cette activité réglementée est soumise à des contrôles de qualité internes, par lectures simultanées quotidiennes de lames de cytogrammes par plusieurs techniciens pour minimiser les variations inter observateurs, et à des contrôles de qualité externes (Spermionet ® , logiciel « en ligne ») faisant lire les mêmes données par la majorité des laboratoires français spécialisés en andrologie effectuant ces analyses. La moyenne d’ancienneté des techniciens dans le laboratoire était de huit ans (± deux ans). Pour chaque prélèvement, l’âge du patient au moment du recueil de sperme, son abstinence sexuelle et les paramètres spermatiques suivants ont été analysés : volume, pH, concentration en spermatozoïdes, vitalité, mobilité totale (A + B + C) et progressive (A + B), amplitude du battement latéral de la tête (ALH), pourcentage de formes typiques et atypiques et spermocytogramme détaillé selon la classification de David modifiée. La concentration en spermatozoïdes, les mobilités et l’ALH ont été déterminés par CASA ( computer-assisted sperm analyser , Hamilton-Thorne, Beverly, MA). Les taux d’azoospermie (définie par l’absence de spermatozoïdes à l’examen direct et après examen du culot de centrifugation) et de cryptozoospermie sévère (définie par l’absence de spermatozoïdes à l’examen direct et par l’observation d’un spermatozoïde ou plus après centrifugation et analyse du culot) ont été établis. L’analyse morphologique détaillée a consisté à analyser au moins 100 spermatozoïdes (après étalement d’une goutte de sperme sur une lame et coloration de Harris-Schorr) et à recenser, en dehors des spermatozoïdes normaux, sept anomalies de la tête (tête allongée, amincie, microcéphale, macrocéphale, multiple, présentant une base anormale, présentant un acrosome anormal ou absent), trois anomalies de la pièce intermédiaire (présence de restes cytoplasmiques, pièce intermédiaire grêle, pièce intermédiaire angulée) et cinq anomalies du flagelle (flagelle absent, écourté, de calibre irrégulier, enroulé, multiple). L’index d’anomalies multiples (IAM, qui est le rapport du nombre total d’anomalies recensées au nombre total de spermatozoïdes anormaux), indicateur du nombre moyen d’anomalies associées par spermatozoïde anormal, a été calculé pour chaque spermocytogramme. De plus, trois index d’anomalies multiples ont été définis de la même manière, pour, respectivement, les anomalies de la tête, de la pièce intermédiaire et du flagelle. Les valeurs moyennes annuelles de chaque paramètre ont été établies, avec leur écart-type. L’évolution annuelle a été analysée par analyse de variance et par détermination du coefficient de corrélation. Les analyses ont été réalisées avec le logiciel SAS ( statistical applied software , version 9.1). En raison du très grand effectif, tous les résultats étaient hautement significatifs ( p < 0,001), ainsi que les coefficients de corrélation, même pour des variations très faibles. Il convient donc de prendre en compte la signification biologique plus que la significativité statistique. 3 Résultats 3.1 Caractéristiques des patients Au cours de la période, l’âge des patients a légèrement augmenté, de 36,5 ± 6,9 ans en 2000 à 37,2 ± 7,1 ans en 2009, et la durée d’abstinence a montré quelques légères fluctuations entre 3,8 et 4,1 jours, sans tendance évolutive ( Tableau 1 ). 3.2 Spermogramme On ne note pas de tendance évolutive importante du volume, ni de la concentration ou de la numération totale, ni des diverses mesures de la mobilité, à une heure ou à quatre heures ( Tableau 1 ). Les coefficients de corrélation, bien que significatifs, sont tous très faibles (entre 0,01 et 0,06). Le pourcentage d’azoospermies a significativement diminué au cours du temps, alors que le taux de cryptozoospermies extrêmes ne présentait pas de tendance évolutive. Le taux de vitalité a augmenté de façon constante de 67,8 % en 2000 à 73,5 % en 2009 à une heure ( r = 0,13), et il en a été de même à 4 h ( r = 0,17). L’amplitude des mouvements de la tête a aussi légèrement augmenté ( r = 0,09). Le paramètre qui s’est le plus modifié est le taux de formes atypiques, qui a augmenté régulièrement de 64,5 % à 84,2 % ( p < 0,001), avec un coefficient de corrélation élevé ( r = 0,43). 3.3 Spermocytogramme Le Tableau 2 rapporte l’évolution des taux d’anomalies individuelles. La plupart des anomalies de la tête ont augmenté, avec des coefficients de corrélation entre 0,11 et 0,29, sauf les têtes multiples qui ont légèrement diminué. Les anomalies de la base et de l’acrosome ont particulièrement augmenté ( r = 0,52 et r = 0,45, respectivement), les premières passant de 16,3 à 50,6 %, et les secondes de 37,9 à 66,5 %. Les angulations ont aussi subi une forte augmentation. Enfin, les diverses anomalies du flagelle ont plutôt diminué pendant ces dix ans. L’indice d’anomalies multiples ( Tableau 3 ) a augmenté, de 1,76 ± 0,78 à 2,37 ± 0,51 ( p < 0,001, r = 0,34). Cette augmentation est essentiellement due à l’augmentation des anomalies de la tête, dont l’indice a doublé pendant la période ( r = 0,49, p < 0,001) alors que l’indice des anomalies de la pièce intermédiaire est demeuré stable et que l’indice des anomalies du flagelle a plutôt diminué. Cependant, il faut noter que les anomalies de la tête ont augmenté peu à peu à partir de 2003 avec une accentuation en 2008. 4 Discussion Ces résultats montrent surtout une augmentation régulière, au cours des dix dernières années, du taux de formes atypiques dans les examens de spermes effectués sur notre site unique, par des techniciens soumis à un contrôle de qualité interne et externe. Toutefois lorsque l’on regarde la courbe d’évolution des moyennes des pourcentages d’atypies et des IAM on constate une augmentation en deux paliers. Le premier palier, en 2003, semble correspondre à la mise en route de l’IMSI ( intracytoplasmic morphologically-selected sperm injection ) au laboratoire et le second, en 2007, à la généralisation des tests dits tests pré-IMSI, qui sont effectués exclusivement par les techniciens de spermiologie diagnostique, ceux-là mêmes qui lisent les spermocytogrammes. Lors d’un spermocytogramme, les spermatozoïdes sont vus en deux dimensions, fixés et colorés, à un grossissement ×100 (OMS). Il peut arriver des artefacts de coloration ou d’étalement du frottis. L’évaluation par la technique de David modifiée consiste à noter les anomalies de chaque structure composant le spermatozoïde, en partant de la tête pour terminer à l’extrémité du flagelle. Cette observation est effectuée par des techniciens qui sont formés à la spermiologie diagnostique mais qui ont peu de connaissances sur l’impact physiopathologique de ces anomalies sur le pouvoir fécondant du spermatozoïde. Les IMSI et les tests de type MSOME ( motile sperm organellar morphology examination ) dits tests pré-IMSI ou UMS pour ultramorphology spermocytogram [6] permettent une visualisation des spermatozoïdes à un grossissement ×6600 sur une structure en mouvement dont les défauts peuvent ainsi être évalués dans les trois plans de l’espace [7] . Certaines anomalies sont scrutées de façon préférentielle, il s’agit des anomalies de la tête et de la mesure des vacuoles qui ne sont pas prises en compte lors de l’analyse de David modifiée. Il est de ce fait évident que les techniciens qui se sont formés à l’IMSI deviennent plus attentifs aux anomalies de la tête et c’est ce que nous avons pu constater sur nos courbes : le premier palier (2003) correspond à une augmentation des anomalies de l’acrosome, que l’on visualise de façon plus spécifique lorsque l’on voit des spermatozoïdes en mouvement et en trois dimensions ; le second palier (2007) correspond à des augmentations quasi exclusives des anomalies de la base et de la forme globale de la tête (amincie et allongée). Cette analyse de nos résultats permettrait d’expliquer en partie l’évolution de la tératozoospermie évaluée au laboratoire, en lui rendant sa part de subjectivité caractéristique, due au fait que l’analyse est manuelle, même encadrée par un maximum de contrôles. Toutefois il serait trop rapide de ne voir dans cette évolution que l’effet de la sévérité de l’œil du technicien. En effet, certaines anomalies, de part leur définition même, restent en quelque sorte le gold standard dans l’analyse de nos résultats. Ainsi, l’angulation du flagelle à son insertion au niveau de la pièce intermédiaire n’est pas une anomalie sujette à interprétation. Sa définition est standardisée, avec l’axe de la pièce intermédiaire ou l’axe de la pièce principale formant un angle net avec celui de la tête [8] . Or, cette anomalie a évolué dans le sens d’une augmentation constante depuis dix ans sur nos analyses. Il faut donc se poser la question d’une ou d’autres étiologie(s), moins subjective(s). D’une part, les infections génitales passées inaperçues, quand l’examen échographique attentif des voies génitales dépiste souvent des calcifications prostatiques, témoins d’infections génitales chroniques infracliniques qu’il est plus difficile de traiter. Ces infections sont une des sources de stress oxydatif délétère pour le spermatozoïde mais aussi de cytokines inflammatoires en excès (IL6, TNF alpha…) altérant la mobilité du sperme et sa capacité fécondante [9–13] . D’autre part, l’examen urogénital tant clinique qu’échographique assorti d’une étude Doppler des veines spermatiques permet de dépister un reflux sanguin témoin d’une varicocèle. Cette anomalie est relativement fréquente en particulier à gauche du fait de l’abouchement de la veine spermatique à angle droit dans la veine rénale gauche. Ces varicocèles, de par l’hyperthermie testiculaire qu’elles engendrent, sont la source de stress oxydatifs notables qui, avec le temps, entraînent une altération de la qualité du sperme [14] . Cette pathologie n’est pas nouvelle mais elle mérite plus d’attention dans la mesure où, pendant un temps, elle était considérée comme bénigne certes, mais sans conséquence sur la spermatogénèse.Enfin, le syndrome de dysgénésie gonadique décrit par Skakkebaek en 2001 [15] pourrait être mis en cause. Une étude récente chez le rat évoque la possibilité d’une fenêtre de programmation androgénique au cours de la vie fœtale, qui se situerait chez l’homme (par extrapolation) entre les huitième et quatorzième semaines de gestation. Au cours de cette période, un déficit en androgènes ou une interaction avec des agents environnementaux se traduirait par le syndrome de dysgénésie gonadique [16] . Ce concept voudrait que les anomalies des cellules de Sertoli génèrent des spermatozoïdes anormaux ou dégénèrent en cancer. Le cancer du testicule [17] ne représente que 1 % environ de tous les cancers chez l’homme. Il atteint l’homme jeune (15 à 35 ans) et il est d’autant plus important de le dépister que son évolution après traitement est très favorable. Comme dans beaucoup de pathologies générales sa découverte est précédée d’une dégradation du sperme. Un accroissement de la fréquence du cancer du testicule a été observé dans de nombreux pays mais on peut raisonnablement penser qu’il s’agit du résultat d’un meilleur dépistage. Cependant ce cancer est plus fréquent dans les pays nordiques (Danemark et Finlande), très semblables d’un point de vue socioéconomique ; ceci est généralement attribué à certaines spécificités génétiques peut-être dé-réprimées par des facteurs environnementaux dans des pays très industrialisés comme le Danemark en particulier [18] . Malheureusement il est très difficile de déterminer avec précision ce qui appartient à la génétique ou à des facteurs environnementaux encore mal définis [19] . Les cellules de Leydig dont la sécrétion de testostérone serait perturbée favoriseraient une cryptorchidie ou un hypospadias. Ces deux expressions cliniques ont été aussi répertoriées comme vecteurs potenciels d’infertilité masculine. Les cryptorchidies sont le plus souvent associées à des anomalies génétiques et leur fréquence varie en fonction des pays (quatre fois plus élevée au Danemark qu’en Finlande), avec toutefois un possible problème de dépistage. Ceci est d’autant plus regrettable que les hommes cryptorchides sont plus souvent exposés au cancer du testicule. L’hypospadias apparaît plus anodin, mais force est de constater qu’il est plus fréquent dans la descendance d’hommes infertiles ayant bénéficié d’une assistance médicale à la procréation type ICSI [20] . Cette anomalie est plus fréquente dans certains pays comme la Hollande [21]  ; ce qui nous ramène à la discussion concernant le cancer du testicule dans les pays nordiques. 5 Quels facteurs environnementaux ? Tous les observateurs s’accordent à dénoncer les substances chimiques, perturbateurs endocriniens et responsables des altérations du sperme et de la spermatogénèse. La cigarette, les insecticides organochlorés font figures d’ancêtres des perturbateurs endocriniens. Ils peuvent se lier aux récepteurs des estrogènes ou agir comme anti-androgènes en bloquant la sécrétion de testostérone. Le méthoxychlore, les bisphénols, les phtalates, les agents bromés ignifugés, peuvent aussi interférer avec la sécrétion de LH et ainsi réduire la production de testostérone par les cellules de Leydig [22] . Ces perturbateurs endocriniens sont de petites molécules lipophiles comme les hormones non peptidiques. Ils peuvent donc agir via les récepteurs et les voies de signalisation utilisées par ces hormones. Ils peuvent modifier les récepteurs, leur synthèse et leur nombre ainsi que la sécrétion ou le transport des hormones. Chaque niveau d’action de ces hormones peut être modifié en provoquant par exemple une réponse à un moment inadéquat. Ces produits chimiques pouvant agir à n’importe quel niveau, en déjouant les schémas classiques de la toxicologie, il est difficile de détecter et d’évaluer leurs effets. Cependant, les xéno-estrogènes sont mieux appréhendés et leur conséquences aussi puisque, mimant les effets de l’œstradiol, ils sont plus facilement dépistés chez l’homme. Mais tous les toxiques n’agissent pas comme des estrogènes ; ils peuvent aussi agir comme anti-androgènes et de ce fait exacerber les effets de type estrogénique [23] . Actuellement, un débat salutaire sur l’environnement s’est instauré, principalement dans les pays industrialisés qui ont entamé des négociations avec l’industrie chimique, les producteurs de tabac et les agriculteurs faisant des cultures intensives pour limiter les effets toxiques environnementaux. Ce débat, difficile pour des raisons économiques faciles à comprendre, permettra, peut-être dans le cadre du règlement Reach, d’interdire, en tous cas dans l’Union européenne, des substances toxiques commercialisées jusqu’alors [24] . Par ailleurs, il est nécessaire de noter l’influence des expositions in utero sur les paramètres spermatiques afin de s’affranchir d’éventuels éléments confondants dans les analyses [25,26] . Enfin, s’il est légitime de parler de réduction de paramètres du sperme au fil de ces dernières années, il est inexact de dire que la fertilité masculine a diminué. L’homme a une quantité moindre de spermatozoïdes mais sa fertilité reste intacte même si l’on peut effectivement relever que la concentration de formes anormales a sensiblement augmenté au point que la dernière nomenclature adoptée par l’OMS en 2010 établit pour un sperme normal un taux de formes normales > 4 % (classification de Kruger) [27] . Les cut-offs précédents étaient de 14 % en 1999 (classification de Kruger) et de 30 % en 1992 (classification de David) [28–30] . 6 Conclusion Contrairement à de nombreuses données de la littérature, nous ne retrouvons pas, dans notre étude de très large cohorte, un réel déclin dans les paramètres spermatiques définis par l’OMS au cours d’une période portant sur dix ans et sur plus de 100 000 échantillons, en dehors d’une nette augmentation dans les proportions de spermatozoïdes atypiques. Cela pourrait signifier que nous observons les spermatozoïdes avec une précision plus grande, en particulier depuis l’introduction du MSOME dans nos pratiques. Cependant, il n’est pas possible d’exclure des facteurs extérieurs d’action sur la spermatogénèse pouvant expliquer cet état de fait. En tout état de cause l’aspect multifactoriel rend l’interprétation des résultats très difficile. Il est aussi remarquable de constater qu’alors que des différences très nettes sont apparues entre quatre grandes villes sélectionnées dans un programme de recherche européen (Turku, Edimbourg, Copenhague et Paris) aucune différence, en termes de grossesse, n’a été relevée. Il y a donc certes des variations géographiques mais pas en termes de fécondité. L’adaptation de l’OMS à cette dégradation s’appuie sur des études optimistes relativisant les anomalies des spermatozoïdes sans vraiment tenir compte du fait qu’un fort pourcentage de formes anormales pour une concentration spermatique élevée n’a pas la même valeur fonctionnelle que pour une concentration plus faible. De la même manière, un sperme dit normal n’implique pas nécessairement une fonction normale. Il faudra donc juger au cas par cas, en écartant tout facteur délétère et en associant l’évaluation morphologique d’un sperme à son état nucléaire et à sa fonction. Une meilleure standardisation internationale, harmonisant les techniques d’exploration et une plus grande rigueur dans l’observation du sperme, s’avèrera nécessaire dans les toute prochaines années. Conflit d’intérêt Aucun. Remerciements Les auteurs souhaitent remercier les cliniciens correspondants ainsi que Ch. Thieulin. Références [1] J. Auger J.M. Kunstman F. Czyglik P. Jouannet Significant decrease of semen characteristics of fertile men from Paris area during the last 20 years New Engl J Med 332 1995 281 285 [2] J.P.E. Bonde Semen analysis from an epidemiologic perspective Asian J Androl 12 2010 91 94 [3] S. Safe Clinical correlates of environmental endocrine disruptors Trends Endocrinol Metab 16 2005 139 144 [4] N. Jørgensen A.G. Andersen F. Eustache D.S. Irvine J. Suominen Regional differences in semen quality in Europe Hum Reprod 16 2001 1012 1019 [5] H.E. Chemes Phenotypes of sperm pathology: genetic and acquired forms in infertile men J Androl 21 2000 799 808 [6] N. 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