Experimental mild increase in testicular temperature has drastic, but reversible, effect on sperm aneuploidy in men: A pilot study.

In mammals testicular and epididymal temperature increase impairs spermatogenesis. This experimental study investigates the effects of a mild testis temperature increase (i.e. testis temperature remains below core body temperature) on sperm aneuploidy in men. In 5 fertile volunteers a testicular temperature increase was induced by maintaining the testes at suprascrotal position using specially designed underwear for 15 ±â€¯1 h daily for 120 consecutive days. After heating men were followed for next 180 days. A control group (27 men) was recruited. Semen samples were collected before, during and after heating period and analyzed for chromosomes X, Y and 18 for aneuploidy using FISH. A total of 234,038 spermatozoa were studied by FISH. At day 34 of heating, mean sperm aneuploidy values were not modified. From day 34 of heating until day 45 post heating, FISH evaluation was not possible due to the drastic fall of sperm count. At day 45 post-heating total sperm aneuploidy percentage was twice higher than before heating whereas. Sex disomy (sperm XY18), sex chromosome nullisomy (sperm 18) were significantly higher than controls. These effects were completely reversed at 180 days post heat exposure. Conclusion: A mild rise in testicular temperature significantly increases sperm aneuploidies, reflecting an effect on the meiosis stage of spermatogenesis. The effect of heating was reversible and suggests that recovery of aneuploidy to normal values requires at least two cycles of spermatogenesis. Nonetheless, the low number of volunteers was a limitation of this pilot study and warrants further research on larger population.

Sperm aneuploidy and DNA fragmentation in unexplained recurrent pregnancy loss: a multicenter case-control study.

BACKGROUND: Recurrent pregnancy loss (RPL) is defined as the loss of at least three pregnancies in the first trimester. Although the most common cause is embryo aneuploidy, and despite female checkup and couple karyotyping, in about 50% of cases RPL remain unexplained. Male implication has little been investigated and results are discordant. In this context, we conducted a multi-center prospective case-control study to investigate male gamete implication in unexplained RPL. METHODS: A total of 33 cases and 27 controls were included from three university hospitals. We investigated environmental and family factors with a detailed questionnaire and andrological examination, sperm characteristics, sperm DNA/chromatin status using the sperm chromatin structure assay (SCSA) and terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling (TUNEL) and sperm aneuploidy using fluorescence in situ hybridization (FISH). The Mann-Whitney test and the Wilcoxon or Fisher exact tests were used. A non-parametric Spearman correlation was performed in order to analyze the relationship between various sperm parameters and FISH and sperm DNA fragmentation results. RESULTS: We found significant differences between cases and controls in time to conceive, body mass index (BMI), family history of infertility and living environment. In cases, total sperm motility and the percentage of morphologically normal spermatozoa were significantly decreased. No difference was found between cases and controls in sperm DNA fragmentation or chromatin integrity. In cases, spermatozoa with aneuploidy, hyperhaploidy and chromosome 18 disomy were significantly increased. CONCLUSIONS: This prospective case-control study is one of the largest to examine environmental factors, sperm characteristics, sperm DNA fragmentation and chromatin, and chromosome anomalies in spermatozoa in relation to unexplained recurrent pregnancy loss. The originality of our study lies in the comprehensive andrological examination and search for risk factors and fertility history. Further studies are needed to confirm the links between unexplained RPL and a male family history of infertility or miscarriages. The increased sperm aneuploidy observed in unexplained RPL supports a male etiology. These data pave the way for further studies to demonstrate the value of preimplantation genetic screening in men with increased sperm aneuploidy whose partners experience unexplained RPL.

CONTEXTE: Les fausses couches à répétition (FCR) sont définies lorsqu'au moins trois fausses couches ont eu lieu au cours du premier trimestre. Bien que la cause la plus fréquente soit l'aneuploïdie embryonnaire, et malgré un bilan chez la femme et un caryotype du couple, dans environ 50% des cas, les FCR restent inexpliquées. L'implication masculine a été peu étudiée et les résultats restent discordants. Ainsi, nous avons réalisé une étude cas-témoins prospective et multicentrique afin d'investiguer l'implication du gamète mâle dans les FCR inexpliquées. MÉTHODES: Un total de 33 cas et de 27 témoins ont été inclus recrutés au sein de trois hôpitaux universitaires. Nous avons étudié les facteurs environnementaux et familiaux à partir d'un questionnaire détaillé ainsi que les données de l'examen andrologique, les caractéristiques du sperme, la fragmentation de l'ADN et la chromatine du spermatozoïde en utilisant le sperm chromatine structure assay (SCSA) et le test du TUNEL, ainsi que l'aneuploïdie des spermatozoïdes grâce à la méthode d'hybridation in situ de sonde chromosomique (FISH). Le test de Mann-Whitney et les tests exacts de Wilcoxon ou de Fisher ont été utilisés. Une corrélation de Spearman non-paramétrique a été réalisée afin d'analyser la relation entre les divers paramètres de sperme et les résultats de fragmentation d'ADN du sperme et les résultats de la FISH. RÉSULTATS: Nous avons trouvé des différences significatives entre les cas et les témoins pour le délai de conception, l'indice de masse corporelle (IMC), les antécédents familiaux d'infertilité et le milieu de vie. Chez les cas, la mobilité totale des spermatozoïdes et le pourcentage de spermatozoïdes normaux étaient significativement diminués. Aucune différence n'a été trouvée entre les cas et les témoins concernant la fragmentation de l'ADN des spermatozoïdes ou l'intégrité de la chromatine. Chez les cas, la fréquence des spermatozoïdes présentant une aneuploïdie, une hyperhaploïdie et une disomie du chromosome 18 étaient significativement augmentée. CONCLUSIONS: Cette étude cas-témoins prospective est. l'une des plus importantes ayant investigué à la fois les facteurs environnementaux, les caractéristiques des spermatozoïdes, la fragmentation et la chromatine de l'ADN des spermatozoïdes et les anomalies chromosomiques des spermatozoïdes en rapport avec les fausses couches à répétition inexpliquée. L'originalité de notre étude réside dans l'examen andrologique complet et la recherche des facteurs de risque et des antécédents reproductifs. D'autres études sont nécessaires pour confirmer les liens entre les FCR inexpliquées et les antécédents familiaux masculins d'infertilité ou de fausses couches. L'augmentation de l'aneuploïdie des spermatozoïdes observée chez les cas présentant des FCR inexpliquées plaide en faveur d'une étiologie masculine. Ces données ouvrent la voie à d'autres études pour démontrer l'utilité d'un dépistage génétique préimplantatoire chez les hommes présentant une augmentation de l'aneuploïdie des spermatozoïdes dont les partenaires présentent des FCR inexpliquées.

Sperm DNA fragmentation after radioiodine treatment for differentiated thyroid cancer.

BACKGROUND: Treatment of differentiated thyroid cancer usually consists of a total thyroidectomy followed by one or several courses of radioiodine ((131)I). (131)I is known to have deleterious effects on radiation sensitive tissues and irradiation to the testes has been shown after its administration. We investigated effects of such treatment on sperm DNA in a patient with differentiated thyroid carcinoma. METHODS: The patient, a 32-year-old male with differentiated thyroid carcinoma treated by total thyroidectomy and radioiodine therapy, performed 6 semen samples in total, 3 for sperm banking and 3 for semen exploration, that were analysed for classic semen parameters. DNA integrity was analysed by flow cytometry: sperm DNA fragmentation index (DFI) and high DNA stainability (HDS) were analyzed by sperm chromatin structure assay, DNA fragmentation was analyzed by terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling assay. RESULTS: Moderate oligozoospermia was observed as early as 3 months after a first dose of (131)I and became severe at 5 months. Total sperm count was reduced up to 12 months after the second dose of (131)I. Sperm DFI was increased 3.25 months after the first dose of (131)I. All parameters returned to normal values 28 months after the second (131)I dose. CONCLUSIONS: Treatment with (131)I induces alterations in sperm chromatin as well as in sperm parameters a short time (3 months) after a first dose of (131)I with persistence of sperm alterations until 12 months after a second dose. Sperm banking should be recommended before treatment.

CONTEXTE: Le traitement du cancer différencié de la thyroïde consiste en général en une thyroïdectomie totale suivie d'un traitement par l'iode radioactif (131I). L'131I est connu pour ses effets délétères sur les tissus sensibles aux radiations et il a également été démontré une irradiation des testicules après administration d'iode radioactif. Nous avons donc cherché à savoir quels étaient les effets du traitement par l'iode radioactif sur l'ADN des spermatozoïdes. MÉTHODES: Le patient est un homme de 32 ans présentant un cancer différencié de la thyroïde traité par thyroïdectomie totale puis traitement par iodothérapie. Il a réalisé 6 prélèvements de sperme, 3 pour de l'autoconservation et 3 pour le suivi après traitement, dont les caractéristiques spermatiques ont été étudiées suivant les méthodes classiques. L'analyse de l'intégrité de la chromatine a été réalisée par cytométrie en flux : l'index de fragmentation de l'ADN (DFI) et la haute colorabilité de l'ADN (HDS) ont été analysés par le sperm chromatin structure assay (SCSA), la fragmentation de l'ADN a été évaluée par la technique de terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling (TUNEL). RÉSULTATS: Une oligozoospermie modérée a été observée dès 3 mois après une première dose de 131I, et est devenue sévère à 5 mois. La numération des spermatozoïdes est restée réduite jusqu'à 12 mois après la seconde dose de 131I. Le DFI est élevé 3.25 mois après la première dose de 131I. Tous les paramètres ont retrouvé des valeurs normales 28 mois après la seconde dose d'131I. CONCLUSION: Le traitement par 131I induit des altérations de la chromatine du spermatozoïde en plus de celles des caractéristiques spermatiques une courte période (3mois) après une première dose de 131I, avec persistance de ces altérations spermatiques jusqu'à 12 mois après une seconde dose. L'autoconservation devrait être recommandée avant un tel traitement. MOTS CLÉ: Traitement par iode radioactif, SCSA, fragmentation de l'ADN du spermatozoïde, cancer différencié de la thyroïde, paramètres spermatiques.

FISH and tips: a large scale analysis of automated versus manual scoring for sperm aneuploidy detection.

BACKGROUND: Approximately 1% of the spermatozoa found in ejaculate of healthy men are aneuploid and this rate increases in the population of subfertile and infertile men. Moreover, fertilization with these aneuploid sperm can lead to impaired embryo development. Fluorescent In Situ Hybridization (FISH) is the common cytogenetic tool used for aneuploidy screening on sperm. However, it is a time-consuming technique and cytogenetic or in vitro fertilization laboratories cannot routinely use it and face the increasing demand of such analyses before Assisted Reproductive Techniques (ART). As automation can be a clue for routine practice, this study compares manual and automated scoring of sperm aneuploidy rates using a Metafer Metasystems® device. The results obtained also contribute to global data about FISH on sperm cells. METHODS: We recruited 100 men addressed for sperm cryopreservation. They all signed an informed consent to participate in the study. 29 men were donors or consulted before vasectomy (control group) and 71 were suffering of Hodgkin's disease or non Hodgkin lymphoma (patient group). One semen sample was collected for each patient, analyzed according to WHO criteria and prepared for a triple-color FISH using centromeric probes for chromosomes 18, X and Y. Automated scoring was performed using a Metafer Metasystems® device. RESULTS: 507,019 cells were scored. We found a strong concordance between the automated and the manual reading (d < 0.01 in Bland-Altman test). We also did not find a statistically significant difference between the automated and the manual reading using Wilcoxon test for total aneuploidy rate (p = 0.06), sex chromosomes disomy (p = 0.33), chromosome 18 disomy (p = 0.39) and diploidy (p = 0.21). Cumulative rate of total aneuploidy was 0.78% ± 0.212% for patient group and 0.54% ± 0.15 for control group and among this, sex chromosome XY disomy rate was of 0.54% for patient group and 0.27% for control group. CONCLUSION: This study validates the automated reading for FISH on sperm with a Metafer Metasystems® device and allows its use in a laboratory routine.

CONTEXTE: Le taux d'aneuploïdies spermatiques est d'environ 1% pour les hommes fertiles et augmente notablement dans la population des individus infertiles. L'obtention d'une fécondation à partir de ces spermatozoïdes aneuploïdes peut entrainer des anomalies de développement embryonnaire. L'évaluation des taux d'aneuploïdies est actuellement possible de façon simple par hybridation in situ fluorescente, toutefois la lecture manuelle des signaux obtenus est longue et fastidieuse. Les techniques de lecture automatisée des spots fluorescents se sont développées ces dernières années et sont actuellement de plus en plus utilisées en cytogénétique de routine. L'application de ces techniques aux spermatozoïdes permettrait donc une évaluation plus régulière des aneuploïdies spermatiques en infertilité. Nous présentons une étude comparée de la lecture manuelle et de la lecture automatisée en système Metafer Metasystem® sur un échantillon important de témoins fertiles et de patients à caryotype normal. MÉTHODE: 100 hommes consultant pour congélation de spermatozoïdes ont été inclus dans l'étude après information et recueil de leur consentement écrit. Cet échantillon était divisé en 29 donneurs fertiles ou patients consultant avant vasectomie et 71 patients consultant dans le cadre d'une maladie de Hodgkin ou d'un lymphome non hodgkinien. Un recueil a été réservé pour l'étude, les paramètres spermatiques ont été analysés selon les recommandations de l'OMS. Ensuite les taux d'aneuploïdies ont été évalués par FISH pour les chromosomes X, Y et 18 en système à trois couleurs utilisant des sondes centromériques. RÉSULTATS: 507,019 spermatozoïdes ont été analysés. La concordance entre les deux modes de lecture est forte (d < 0.01 in Bland-Altman test) et aucune différence n'a été observée entre la lecture automatique et manuelle au test de Wilcoxon (p > 0,05) pour le taux global d'aneuploïdies, les disomies des chromosomes sexuels ou du chromosome 18 et les diploïdies. Le taux global d'aneuploïdies était de 0.78% ± 0.212% pour les patients et 0.54% ± 0.15 pour les témoins fertiles et le taux de disomies XY était de 0.54% chez les patients et 0.27% chez les témoins. CONCLUSION: Les données présentées dans ce travail permettent de valider une utilisation du lecteur automatisé de spots Metafer Metasystems® pour l'analyse chromosomique des spermatozoïdes en routine.

Mild induced testicular and epididymal hyperthermia alters sperm chromatin integrity in men.

OBJECTIVE: To investigate the effects of a mild induced testicular and epididymal hyperthermia (+2°C) on sperm chromatin integrity in men. DESIGN: Experimental prospective study. SETTING: University hospital. PATIENT(S): Five healthy fertile volunteers. INTERVENTION(S): Testicular and epididymal hyperthermia was induced by maintaining the testes at inguinal position with the support of specially designed underwear 15 ± 1 hours daily for 120 consecutive days. MAIN OUTCOME MEASURE(S): Classic semen characteristics. Sperm DNA fragmentation index (DFI) and high DNA stainability (HDS) were analyzed by sperm chromatin structure assay. RESULT(S): Compared with baseline values, sperm DFI and HDS were significantly increased as early as day (D) 20 and D34, respectively, and remained elevated during the entire period of hyperthermia. Percentages of motile and viable spermatozoa decreased as early as D20 and D34, respectively, and total sperm count decreased at D34 during hyperthermia and remained low during the entire hyperthermia period. All studied parameters returned to respective baseline values at D73 after cessation of hyperthermia. CONCLUSION(S): Mild induced testicular and epididymal hyperthermia largely impaired sperm chromatin integrity, which appeared before any changes in sperm output. These findings may have clinical implications in male contraception, infertility, and assisted reproductive technology.