Classification de David
La classification de David modifiée recense en dehors des spermatozoïdes morphologiquement normaux :
- 7 anomalies de la tête : têtes allongées, amincies, microcéphales, macrocéphales, multiples, présentant un acrosome anormal ou absent, présentant une base (région postacrosomique) anormale
- 3 anomalies de la pièce intermédiaire : (Pl) reste cytoplasmique, Pl grêle, Pl angulée
- 5 anomalies de la pièce principale : absente, écourtée, de calibre irrégulier, enroulée et multiple
Compte tenu de l'inhomogénéité du sperme humain et de la faible fréquence de certaines anomalies, 100 spermatozoïdes au minimum doivent être classés pour fournir une évaluation correcte du pourcentage de spermatozoïdes typiques et du profil des différentes atypies. Cette recommandation est cependant parfois impossible à suivre lorsque la concentration de spermatozoïdes est très faible. Dans ces cas, la classification peut être faite à partir de 50 spermatozoïdes, mais le résultat pour les spermatozoïdes normaux et anormaux ne doit pas être rendu en pourcentage et la conclusion doit tenir compte de la fiabilité diminuée des fréquences des anomalies retrouvées, notamment lorsqu'il s'agit d'anomalies rares.
Les flagelles isolés ou les spermatozoïdes en lyse ne sont pas classés dans la grille de lecture modifiée, mais leur fréquence est évaluée parallèlement au compte des spermatozoïdes normaux et anomaux. Il en est de même pour la fréquence des cellules de la lignée blanche, des autres cellules (cellules du tractus urogénital) et des fragments cellulaires.
Index d'anomalies multiples, IAM
Lors de la refonte de la grille de lecture, il a été décidé de faire figurer systématiquement l'index d'anomalies multiple ou IAM, proposé en 1988 [111, à côté du pourcentage de spermatozoïdes normaux et du détail des anomalies recensées. Cet index est en fait une application directe du système original à entrées multiples de la méthode : l'IAM n'est autre que le rapport du nombre total d'anomalies recensées au nombre total de spermatozoïdes anormaux. L'IAM est donc un indicateur du nombre moyen d'anomalies associées par spermatozoïde anormal.
Spermatozoïdes normaux
L'étude des spermatozoïdes récupérés après migration dans le mucus cervical pré-ovulatoire a aidé à définir les caractéristiques du spermatozoïde normal. En effet, les spermatozoïdes présentant des anomalies de structure diverses sont retenus par le filtre naturel que constitue le mucus cervical pré-ovualtoire.
Définition : La tête a un contour très régulier ovalaire avec un grand axe mesurant 5µm et un petit axe mesurant 3microns (rapport grand axe / petit axe = 1,66). La longueur et/ou la largeur de la tête peuvent être légèrement diminuées sans que celle-ci soit pour autant considérée comme anormale. Le rapport possible grand axe / petit axe peut donc fluctuer entre 1,33 et 2. L'acrosome doit couvrir 40 à 70 % de la surface de la tête, avoir un contour régulier et une texture homogène. La pièce intermédiaire normale peu visible en microscopie conventionnelle mesure de 1,5 à 9 fois la longueur de la tête, a un diamètre de 0,6 à 0,8 micron, son grand axe est dans le prolongement du grand axe de la tête, présente un contour régulier, une texture homogène et un reste cytoplasmique de taille minime à son niveau n'est pas considéré comme anormal. Enfin, la pièce principale, c'est-à-dire le reste du flagelle, mesure environ 45 micron (soit environ 10 fois la longueur de la tête), a un diamètre de l'ordre de 0,4 à 0,5 micron, est développée avec un contour régulier et un aspect homogène.
Il faut noter que l'ensemble du flagelle jusqu'à la pièce terminale ne se situe pas toujours dans le même plan focal : aussi faut-il jouer en permanence sur la vis micrométrique pour bien décrire le flagelle.
Spermatozoïdes anormaux
Les catégories d'anomalies définies dans la classification en microscopie optique découlent des observations faites en microscopie électronique à transmission et des possibles implications fonctionnelles. Pour chacune d'entre elles, une définition précise est donnée avec l'illustration correspondante et le lien entre l'aspect en microscopie conventionnelle et le substratum ultrastructural est brièvement exposé.
En pratique, à chaque fois que possible, on utilise les spermatozoïdes normaux comme "comparateur visuel" pour classer les différentes atypies et notamment les atypies de taille de la tête ou du flagelle. Ce travail de comparaison est facilité lorsque les spermatozoïdes jugés normaux sont suffisamment nombreux pour que des spermatozoïdes normaux et anormaux se situent dans le même champ microscopique. Sinon il faut balayer la préparation à la recherche de spermatozoïdes typiques à chaque fois que l'on a un doute sur la taille de la tête ou du flagelle du spermatozoïde en cours d'observation. L'utilisation du réticule gradué est recommandée pour l'aide à la décision dans ces situations et encore plus lorsque aucun spermatozoïde de la préparation semble normal : dans ce cas, on doit se référer aux critères de taille du spermatozoïde normal en s'aidant du micromètre oculaire.
Anomalies de la taille de la tête
Têtes allongées, amincies, microcéphalie et macrocéphalie.
Toutes ces anomalies morphologiques sont en rapport avec un défaut de la morphogenèse de la tête et/ou du noyau. Il existe une assez bonne concordance entre l'aspect des anomalies de forme observées en microscopie optique et en microscopie électronique à transmission . Pour ces spermatozoïdes, les anomalies du matériel nucléaire mises en évidence par cytométrie d'image en microscopie électronique à transmission sont beaucoup plus fréquentes que parmi les spermatozoïdes normaux . Il en est de même lorsqu'on utilise des colorations spécifiques du noyau, bleu d'aniline pour l'évaluation de la maturité nucléaire, acridine orange pour l'évaluation de l'intégrité de l'ADN, Feulgen pour l'évaluation de la ploïdie (les spermatozoïdes macrocéphales sont le plus souvent polyploïdes).
Pour toutes ces anomalies, le réticule gradué ou micromètre oculaire sera utilisé à chaque fois que l'on a un doute sur la taille.
TÊTE ALLONGÉE
Définition : Le grand axe est plus long que la normale et le petit axe présente une longueur normale.
TÊTE AMINCIE
Définition : Le petit axe a une longueur plus petite que la normale et le grand axe présente une longueur normale.
MICROCÉPHALE
Définition : Le grand axe et le petit axe ont des longueurs plus petites que la normale.
Dans cette catégorie entrent les têtes rondes le plus souvent dépourvues d'un acrosome, mais il existe d'autres aspects de spermatozoïdes microcéphales avec un acrosome plus ou moins normal.
MACROCÉPHALE
Définition : Le grand axe et le petit axe sont plus grands que la normale.
TÊTES MULTIPLES
Définition : Il y a plus d'une tête par spermatozoïde. Elles peuvent être accolées et occuper une surface totale similaire à celle d'une seule tête ou bien être parfaitement dissociées.
En microscopie électronique à transmission, on constate que ces anomalies sont dues à la persistance de ponts cytoplasmiques plus ou moins importants entre des cellules germinales d'une même onde spermatogenétique qui font que les noyaux demeurent contigus (formes binuclées) ou que des têtes bien individualisées restent associées (formes bicéphales) avec parfois un début de dédoublement de la pièce intermédiaire. On peut observer des anomalies multiples concernant trois noyaux ou têtes et plus.
Anomalies de la texture de la tête
ANOMALIES DE L'ACROSOME
Définition : On classe dans cette catégorie toute anomalie de taille, de contour ou de texture de la région acrosomique ainsi que l'absence d'acrosome.
La surface de l'acrosome est inférieure à 40 % ou supérieure à 70 % de la surface totale de la tête (cette évaluation n'est pas toujours aisée car il n'existe pas toujours une limite nette entre régions acrosomique et post-acrosomique: en cas de doute, s'aider de la comparaison avec les spermatozoïdes normaux et utiliser si nécessaire le réticule gradué en le plaçant le long du grand axe et en comparant les rapports de longueur de l'acrosome et de la tête) et / ou, le contour de l'acrosome est irrégulier (il peut y avoir une ou plusieurs encoches sur le contour externe ou bien la limite interne n'est pas rectiligne et / ou non perpendiculaire au grand axe) et / ou, la texture de l'acrosome est inhomogène (avec des aspects de vacuoles irrégulières ; attention des vacuoles bien circulaires avec un halo de colorant correspondent le plus souvent à des artefacts de préparation et ne doivent pas être notées comme de vraies vacuoles) ou, l'acrosome est absent. La microscopie électronique à transmission révèle de très nombreuses anomalies de forme, de taille et de positionnement de l'acrosome par rapport au noyau, qui peuvent affecter l'interaction gamétique.
Pour toutes ces anomalies, le réticule gradué ou micromètre oculaire sera utilisé à chaque fois que l'on a un doute sur la taille.
ANOMALIES DE LA BASE DE LA TÊTE OU RÉGION POST-ACROSOMIQUE
Définition : Toutes les anomalies de contour et de texture de la région post-acrosomique ; le contour doit normalement correspondre à une courbe bien régulière et il faut donc retenir que toute irrégularité dans cette partie de la tête doit être recensée.
En principe, cette partie de la tête est assez uniformément colorée car correspondant à la projection de la partie épaisse et compacte du noyau : les anomalies de texture sont donc assez rares. Par contre, les anomalies de contour sont fréquentes. Il est impossible de toutes les répertorier et la Figure 3 donne des exemples des formes les plus courantes : base rétrécie de chaque côté : "flamme de bougie retournée", base rétrécie d'un seul côté : "virgule", striction de chaque côté : "battant de cloche" (le plus souvent associé à une tête allongée), aspect de "cou carré", "collerette équatoriale" (généralement plus colorée), base carrée : "esquimau".
Toutes ces anomalies morphologiques de la base présentent une assez bonne concordance avec ce qui est observé en microscopie électronique à transmission. Ces anomalies semblent correspondre à un défaut de la morphogenèse de la tête et/ou du noyau dans sa partie distale. En microscopie électronique à transmission, les anomalies de contour de la base sont le plus souvent associées à des anomalies des structures adjacentes et notamment de la cape post-acrosomique qui joue un rôle prédominant dans l'interaction du spermatozoïde avec l'ovocyte.
Anomalies de la pièce intermédiaire
RESTE CYTOPLASMIQUE
Définition: le reste cytoplasmique est considéré comme une anomalie s'il a une surface supérieure au tiers de la surface d'une tête normale. Il se situe le plus souvent à la jonction de la tête et de la pièce intermédiaire et c'est pourquoi il est classé comme anomalie de la pièce intermédiaire mais il peut également entourer l'ensemble de la cellule (souvent dans le cas de spermatozoïdes enroulés) ou englober seulement la tête. Normalement, l'essentiel du cytoplasme des spermatozoïdes est éliminé lors de l'excrétion des spermatozoïdes testiculaires dans la lumière des tubes séminifères. Un reste cytoplasmique de taille importante est un signe d'immaturité cellulaire : soit les spermatozoïdes se séparent prématurément de l'épithélium germinal soit le processus de reprise du cytoplasme par les cellules de Sertoli lors de l'excrétion des spermatozoïdes dans le tube séminifère (spermiation) fait défaut. Tous ces restes cytoplasmiques sont clairement mis en évidence en microscopie électronique à transmission.
PIÈCE INTERMÉDIAIRE GRÊLE
Définition : le diamètre de la pièce intermédiaire est égal ou inférieur au diamètre de la pièce principale dans sa partie initiale. Cette anomalie correspond à une gaine mitochondriale qui ne s'est pas constituée.
ANGULATIONS DU FLAGELLE
Définition : l'axe de la pièce intermédiaire et l'axe de la tête ou l'axe de la pièce principale forment un angle net ou encore le flagelle n'est pas implanté dans l'axe de la tête.
Les angulations sont bien visibles en microscopie électronique. Elles se présentent sous la forme d'une plicature à la jonction de la pièce intermédiaire et de la pièce principale ou plus loin sur le flagelle et régulièrement les structures axonémales et périaxonémales en regard sont désorganisées. Certains aspects d'angulation souvent aiguë ou de désaxement se situent à la jonction de la tête et de la pièce intermédiaire. Ils correspondent à des défauts ultrastructuraux d' un autre type car intéressant les organites de la région du cou. Par commodité, ils sont classés avec les angulations flagellaires au niveau de la pièce intermédiaire.
Anomalies du flagelle
FLAGELLE ABSENT
Définition : les têtes isolées sont comptées dans cette catégorie La pathologie ultrastructurale intéresse les colonnes striées qui sont absentes et/ou la pièce connective qui est rudimentaire.
FLAGELLE COURT
Définition : le flagelle est significativement écourté (<5 fois la longueur de la tête). La microscopie électronique à transmission indique parfois que le flagelle est court du fait d'une brièveté de la pièce intermédiaire mais, le plus souvent, on observe des flagelles courts et épaissis avec une prolifération des éléments composant la gaine fibreuse. Ces flagelles ne sont pas fonctionnels.
FLAGELLE IRRÉGULIER
Définition : le diamètre de la pièce principale est variable, présentant des rétrécissements ou des élargissements. En microscopie électronique à transmission, cette anomalie correspond à des désorganisations étagées de l'axonème et/ou du périaxonème.
FLAGELLE ENROULÉ
Définition : Le flagelle est enroulé autour de la tête ou en dehors de la tête.
En microscopie électronique à transmission, on observe des coupes transversales multiples de flagelles correspondant à des niveaux différents au sein d'un même reste cytoplasmique, parfois des incidences longitudinales plus rares montrant nettement un enroulement du flagelle autour de la tête. Sur les coupes transversales de flagelle, on observe des désorganisations de la disposition circulaire stricte des différents éléments de l'axonème et du périaxonème dont certains manquent.
FLAGELLES MULTIPLES
Définition : Il y a plus d'un flagelle par spermatozoïde, la pièce intermédiaire étant commune ou multiple.
En microscopie électronique à transmission, on observe des têtes spermatiques bien isolées avec deux (et plus) plaques basales et deux (et plus) pièces connectives