Innovation microfluidique pour le tri des spermatozoïdes (MFSSI)

Dernières techniques pour gérer la fragmentation de l'ADN des spermatozoïdes

  Les technologies de procréation assistée sont des outils très importants pour lutter contre l'infertilité. Environ 50% des cas d'infertilité sont dus à l'infertilité masculine, c'est pourquoi la sélection des spermatozoïdes est importante pour son utilisation en FIV, ICSI et IUI.
Les méthodes actuellement disponibles pour le tri des spermatozoïdes sont coûteuses, demandent beaucoup de travail et dépendent d'un technicien.
   Les puces microfluidiques jouent un rôle crucial en biologie et en médecine. En raison de leurs caractéristiques de la taille d'un micron et de la possibilité de manipulation d'échantillons et d'application de stimulants externes, par exemple : ondes acoustiques, chimiotaxie et thermotaxie, il permet de traiter des échantillons de faible volume en 10 minutes rapidement et à faible coût.

Les hommes infertiles ont tendance à avoir un rapport plus élevé de spermatozoïdes anormaux morphologiquement et avec un taux de fragmentation de l'ADN plus élevé, une nouvelle technologie a été introduite pour surmonter ce problème, elle s'appelle des puces de tri des spermatozoïdes fertiles ultimes.
Les puces de tri des spermatozoïdes fertiles sont des puces qui extraient les spermatozoïdes avec une meilleure morphologie et une meilleure qualité d'ADN, c'est-à-dire: éliminer les spermatozoïdes de basse qualité. Cette méthode a augmenté le nombre de spermatozoïdes non fragmenté de 45% à 98%.

** L'utilisation de cette technique cause-t-elle des dommages physiques aux spermatozoïdes?
La réponse est non, elle est complètement sûre.

**Comment ça marche?
1- échantillon de sperme donné par un partenaire masculin
2- L'échantillon est inséré dans un dispositif de centrifugeuse pour séparer les spermatozoïdes du liquide séminal
3- Les spermatozoïdes sont injectés dans le canal de puce
4- Les spermatozoïdes sains nagent dans l'autre extrémité du canal et sont séparés des spermatozoïdes morts ou endommagés

** Qu'est-ce qui distingue la puce de tri des spermatozoïdes fertile des autres méthodes de tri des spermatozoïdes (méthode de densité, méthode de natation)?
D'autres méthodes sélectionnent des spermatozoïdes basés sur une meilleure motilité et une meilleure morphologie, la technique de la puce choisit également les spermatozoïdes avec moins de fragmentation de l'ADN et les moins exposés aux radicaux libres d'oxygène qui ont été prouvés par des études pour affecter la santé des spermatozoïdes et le taux de réussite de l'ICSI.

** Le succès de la technique de la puce dépend-il du prétraitement avec les vitamines et les anti-oxydants?
Ce qui distingue cette technique, c'est qu'il n'a pas besoin de prétraitement avec des vitamines ou des anti-oxydants.

** La technique de la puce peut-elle être utilisée pour l'insémination intra-utérine (IUI)?
Oui, il peut être utilisé.

** Si j'avais un cycle IVF / IUI raté auparavant, en utilisant le succès de la puce plus tard?
Il existe de nombreuses raisons pour la défaillance de la FIV / IUI, une évaluation approfondie doit être effectuée et si la raison s'est avérée être liée à la qualité ou à la morphologie des spermatozoïdes anormaux ou à une fragmentation accrue de l'ADN, la technique de la puce peut augmenter le taux de réussite.

** Cette technique est-elle utile pour l'infertilité féminine liée à une faible réserve ovarienne?
Il est uniquement utilisé pour les partenaires masculins avec une faible qualité de sperme, mais si la partenaire féminine se plaint également d'une faible réserve ovarienne, la méthode Chip peut être utilisée pour son partenaire masculin visant à augmenter le taux de réussite de la FIV.

** Dans le cas où le partenaire masculin avait des spermatozoïdes normaux, pouvons-nous utiliser la méthode de la puce pour augmenter le taux de réussite en FIV?
Le succès de la FIV est augmenté avec une meilleure qualité d'embryons, la méthode de la puce améliore la qualité de l'embryon, ce qui améliorera le taux de réussite en FIV même avec des spermatozoïdes normaux.

** Qu'en est-il de l'utilisation de ce traitement pour l'azoospermie?
Malheureusement, cette méthode ne réussira pas à moins qu'il y ait des spermatozoïdes sains normaux dans l'échantillon car il ne fait que des spermatozoïdes sains à partir de spermatozoïdes malsains.

** Pour résumer, cette méthode est utilisée pour sélectionner des spermatozoïdes sains afin d'améliorer la qualité de l'embryon et d'augmenter le taux de réussite de l'IUI / FIV dans la reproduction assistée sans infliger de mal aux spermatozoïdes.

Fertile Plus Microfluid Sperm Sorting Chips Video

Technique

Les puces de tri microfluidique doivent être sûres pour les spermatozoïdes de sorte qu'elles ne modifient pas leurs spécifications, telles que la motilité, la morphologie, l'intégrité de l'ADN et l'acrosome. Ceci peut être réalisé en utilisant des canaux et des chambres avec une taille, une longueur, une forme et des revêtements adaptés aux spermatozoïdes.
Les puces microfluidiques pour le tri des spermatozoïdes reposent sur des méthodes actives ou passives.
Une brève discussion sur les approches actives et passives les plus populaires est disponible dans la section suivante.
1. Méthode active : Dans cette méthode, des stimulateurs externes, tels que la chaleur de produits chimiques ou un flux de fluide actif, sont appliqués pour effectuer le tri. Ces stratégies permettent de trier les spermatozoïdes de haute qualité et progressivement mobiles.
1.1. Ondes acoustiques
1.1.1. Onde acoustique de surface/taille du sperme/modèle de motilité : il s'agit d'un contrôle invasif et précis du processus de sélection des spermatozoïdes. Il a besoin d'équipement supplémentaire. Temps de travail : 50 minutes.
1.1.2. Onde acoustique en vrac/Répartition de la pression à travers le fluide/Ajout de billes de polystyrène : Il s'agit d'une procédure invasive utilisée dans les enquêtes sur les agressions sexuelles. Il isole un petit nombre de spermatozoïdes à partir d'échantillons d'ADN féminin. Besoin d'équipement supplémentaire. Temps de travail : 15 minutes.
1.2. Chimiotaxie
1.2.1. Gradient de concentration de progestérone, comportement chimio-attractif des spermatozoïdes : il s'agit d'un traitement non invasif. Malheureusement, il s'agit d'une méthode à faible efficacité.
1.2.2. Concentration de gradient de fluide oviductal d'acétylcholine et de rat, comportement chimio-attractif des spermatozoïdes : il s'agit d'un environnement fluidique stationnaire utilisant la stratégie biomimétique et élimine le comportement rhéotactique et chimiocinétique des spermatozoïdes comme critères de sélection. Comme celui mentionné ci-dessus; il a une faible efficacité.
1.3. Chimiotaxie et thermotaxie :
1.3.1. Concentration du gradient d'acétylcholine, gradient de température et comportement chimio-attractif et thermo-attractif des spermatozoïdes. Cette puce a une conception et une fabrication compliquées en raison d'une géométrie complexe à rapport d'aspect élevé. Gradient de température optimisé : 0,154 C/mm de 35 à 37 C.

2. Méthode passive : Elle a été développée pour le tri des spermatozoïdes de haute qualité. Il repose sur le comportement et le mouvement inhérents des spermatozoïdes en l'absence de tout stimuli externe.
2.1. Géométrie
2.1.1. Comportement de nage des spermatozoïdes, réseaux de micro-piliers : il est non invasif, structurellement moins complexe et imite les caractéristiques de filtrage de l'appareil reproducteur féminin. Dans cette méthode, il y a une amélioration de 5 fois de la morphologie, une amélioration de 3 fois de la maturité nucléaire et des améliorations de 2 à 4 fois de l'intégrité de l'ADN. Débit : 99%. Temps de travail : 10 minutes.
2.1.2. Gradient de cisaillement de vitesse et profil hydrodynamique du micro-confinement de fluide : il s'agit d'une procédure de travail simple. Efficacité de récupération : 44% augmentée. Débit : 80 %.
2.1.3. Profil hydrodynamique du fluide dans le canal et mécanique de l'écoulement des fluides, structure en forme de papillon à taux de cisaillement : cela imite la largeur variable des jonctions dans l'appareil reproducteur féminin. C'est une conception et une fabrication de puces simples. Le seul inconvénient de cette méthode; est que l'accumulation d'une grande population de spermatozoïdes devant la sténose conduit à une efficacité réduite du tri des spermatozoïdes très mobiles. Dans cette méthode, les spermatozoïdes mobiles hautement progressifs nagent vers le site fécondé tandis que les spermatozoïdes non mobiles et lents s'accumulent devant la sténose.
2.2. Rhéotaxie
2.2.1. Comportement rhéotactique des spermatozoïdes, Corrals à l'intérieur des micro-canaux : L'ajout d'un dispositif de retenue du sperme est l'avantage de cette méthode. Débit : 100 %. Temps de travail : 45 min
2.2.2. Flux de fluide, comportement rhéotactique des spermatozoïdes et gravité : il s'agit d'une procédure automatisée, de tri rapide. Cette méthode élimine l'utilisation d'outils supplémentaires, comme une pompe. C'est une conception de puce simple. L'un des inconvénients de cette méthode est qu'elle manque certains des spermatozoïdes potentiellement de haute qualité en raison du rythme rapide. Temps de travail : 80 secondes.
2.2.3. Vitesse du fluide à l'intérieur du canal /Conception d'un canal de type diffuseur : C'est une conception de puce simple. Performance basée sur l'équation de continuité en dynamique des fluides. Inconvénient de cette méthode : Collecte imprécise des spermatozoïdes triés dans la région appropriée. Temps de travail : 10 minutes.

2.3. L'écoulement d'un fluide:
2.3.1. Trois flux laminaires parallèles différents avec un débit de sperme variable : la capacité des spermatozoïdes à traverser les lignes de courant dans le flux laminaire imitent l'environnement visqueux de l'appareil reproducteur féminin. Il s'agit d'une conception de puce simple. Un inconvénient est qu'il peut manquer certains spermatozoïdes potentiellement de haute qualité en raison de la dépendance temporelle de la migration dans le liquide laminaire.
2.3.2. Canal de type diffuseur avec production de dynamique des fluides (permettant le passage croisé des spermatozoïdes à travers la ligne de flux laminaire) : cette puce a une conception et une fabrication compliquées en raison d'une géométrie complexe à rapport d'aspect élevé.
Après avoir testé différentes méthodes dans cette innovation, il y a eu une amélioration de 44% de l'efficacité des spermatozoïdes triés sans affecter leur intégrité de l'ADN.
Heureusement, cette nouvelle innovation est maintenant disponible dans notre clinique pour nos patients ICSI.