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Theses Year : 2023

Sperm epigenome in fish : Exploration of the risks induced by sperm cryopreservation on DNA methylation

Etude de l'épigénétique du spermatozoïde chez les poissons : risques induits par la cryoconservation du sperme sur la méthylation de l'ADN

Abstract

Spermatozoa are the cells the most commonly used for cryopreservation of valuable genetic resources in aquaculture. It is known that fish spermatozoa transmit to the embryo not only their genetic but also their epigenetic profile, particularly DNA methylation. Therefore, any alteration of the DNA methylation profile in spermatozoa induces the risk of transmitting epigenetic alterations to the offspring. The aim of this study was to assess whether sperm cryopreservation can alter DNA methylation profile in rainbow trout spermatozoa. Its purpose is to know the risk of using cryopreserved sperm for the offspring. To trigger variable cellular response after cryopreservation, spermatozoa were cryopreserved with different cryoprotectants : dimethyl sulfoxide, methanol and glycerol. We confirmed that each of them provided a different level of cellular protection according to the cellular parameter (membrane and mitochondria quality, motility, fertilization ability). Following the analysis of DNA methylation by RRBS, we did not see an overall effect of cryopreservation. At the genome level, we were able to identify a small number (335 to 564) of differentially methylated cytosines (DMCs). Few are common between cryoprotectants, and no correlation was observed between the number of DMCs and cellular alterations after cryopreservation. We suggest that the DMCs indicate the presence of potentially sensitive regions to cryopreservation. In conclusion, sperm DNA methylation of rainbow trout would be only slightly sensitive to cryopreservation. Affected regions need to be confirmed before studying the impact on offspring.
Les spermatozoïdes sont les cellules les plus utilisées pour la cryoconservation des ressources génétiques en aquaculture. Il est connu que les spermatozoïdes de poissons transmettent aux embryons non seulement leur patrimoine génétique, mais aussi leur profil épigénétique notamment la méthylation de l’ADN. Ainsi, toute altération du profil de méthylation de l’ADN des spermatozoïdes induit un risque de transmission d’altérations épigénétiques à la descendance. L’objectif de cette étude est d’évaluer si la cryoconservation du sperme peut modifier le profil de méthylation de l’ADN du spermatozoïde chez la truite arc-en-ciel. Sa finalité est de connaitre le risque de l’utilisation de sperme cryoconservé pour la descendance. Pour induire des réponses cellulaires variables après la cryoconservation, les spermatozoïdes ont été cryoconservés dans différents cryoprotecteurs : le diméthyl sulfoxyde, le méthanol, et le glycérol. Nous avons confirmé que chacun d’eux apportait un niveau de protection cellulaires différent selon le critère étudié (qualité des membranes et des mitochondries, motilité, fécondance). Suite à l’analyse de la méthylation de l’ADN par RRBS, nous n’avons pas vu d’effet global de la cryoconservation. Au niveau du génome, nous avons pu identifier un faible nombre (335 à 564) de cytosines à statut différentiellement méthylé (DMCs). Peu sont communes entre les cryoprotecteurs, et aucune corrélation n’a été observée entre le nombre de DMCs et les altérations cellulaires post-cryoconservation. Nous suggérons cependant que les DMCs signent l’existence de régions potentiellement sensibles à la cryoconservation. En conclusion, la méthylation de l’ADN des spermatozoïdes de truite arc-en-ciel ne serait que faiblement sensible à la cryoconservation. Les régions affectées nécessitent confimation avant d’étudier l’effet sur la descendance.
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Cite

Marina El Kamouh. Etude de l'épigénétique du spermatozoïde chez les poissons : risques induits par la cryoconservation du sperme sur la méthylation de l'ADN. Biologie cellulaire. Université de Rennes, 2023. Français. ⟨NNT : 2023URENB042⟩. ⟨tel-04419333⟩
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