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International audience; Down syndrome (DS) is the most common chromosomal disorder. It is responsible for intellectual disability (ID) and several medical conditions. Although men with DS are thought to be infertile, some spontaneous paternities have been reported. The few studies of the mechanism of infertility in men with DS are now dated. Recent research in zebrafish has indicated that overexpression of DYRK1A (the protein primarily responsible for ID in DS) impairs gonadogenesis at the embryonic stage. To better ascertain DYRK1A’s role in infertility in DS, we investigated the effect of DYRK1A overexpression in a transgenic mouse model. We found that overexpression of DYRK1A impairs fertility in transgenic male mice. Interestingly, the mechanism in mice differs slightly from that observed in zebrafish but, with disruption of the early stages of spermatogenesis, is similar to that seen in humans. Unexpectedly, we observed hypogonadotropic hypogonadism in the transgenic mice.

Background Although chromosome rearrangements are responsible for spermatogenesis failure, their impact depends greatly on the chromosomes involved. At present, karyotyping and Y chromosome microdeletion screening are the first-line genetic tests for patients with non-obstructive azoospermia. Although it is generally acknowledged that X or Y chromosome rearrangements lead to meiotic arrest and thus rule out any chance of sperm retrieval after a testicular biopsy, we currently lack markers for the likelihood of testicular sperm extraction (TESE) in patients with other chromosome rearrangements. Results We investigated the use of a single nucleotide polymorphism comparative genome hybridization array (SNP-CGH) and whole-exome sequencing (WES) for two patients with non-obstructive azoospermia and testicular meiotic arrest, a reciprocal translocation: t(X;21) and t(20;22), and an unsuccessful TESE. No additional gene defects were identified for the t(X;21) carrier - suggesting that t(X;21) alone damages spermatogenesis. In contrast, the highly consanguineous t(20;22) carrier had two deleterious homozygous variants in the TMPRSS9 gene; these might have contributed to testicular meiotic arrest. Genetic defect was confirmed with Sanger sequencing and immunohistochemical assessments on testicular tissue sections. Conclusions Firstly, TMPRSS9 gene defects might impact spermatogenesis. Secondly, as a function of the chromosome breakpoints for azoospermic patients with chromosome rearrangements, provision of the best possible genetic counselling means that genetic testing should not be limited to karyotyping. Given the risks associated with TESE, it is essential to perform WES - especially for consanguineous patients., Résumé Contexte Si les réarrangements chromosomiques sont connus pour être à l’origine d’une altération de la spermatogenèse, leur impact dépend fortement des chromosomes impliqués. À l’heure actuelle, la réalisation d’un caryotype et le dépistage des microdélétions du chromosome Y sont les tests génétiques réalisés en première intention chez les patients atteints d’azoospermie non obstructive. S’il est généralement admis que les réarrangements impliquant les chromosomes X ou Y entraînent un arrêt méiotique et réduisent fortement les chances de retrouver des spermatozoïdes après une biopsie testiculaire, nous manquons de marqueurs permettant de définir une probabilité d’extraction de spermatozoïdes testiculaires chez les patients présentant d’autres réarrangements chromosomiques. Résultats Nous avons utilisé l’hybridation génomique comparative sur puces (SNP-CGH) et le séquençage entier de l’exome (SEE) pour deux patients présentant une azoospermie non obstructive avec arrêt méiotique, une translocation réciproque: t(X;21) et t(20;22), et sans spermatozoïde retrouvé après biopsie testiculaire Aucune autre anomalie génétique n’a été identifiée chez le patient porteur de la t(X;21) - ce qui suggère que la translocation seule altére la spermatogenèse. En revanche, le patient porteur de la t(20;22), consanguin, présentait deux variants homozygotes délétères dans le gène TMPRSS9 qui pourraient contribuer à l’arrêt méiotique. Le variant génétique a été confirmé par séquençage Sanger et par immunohistochimie sur des coupes de tissu testiculaire. Conclusions Premièrement, nous faisons l’hypothèse d’un impact du défaut du gène TMPRSS9 sur la spermatogenèse. De plus, en fonction des points de cassures chromosomiques pour les patients azoospermes ayant une translocation réciproque, nous suggérons de ne pas limiter les analyses génétiques à la réalisation d’un caryotype afin d’affiner le conseil génétique. Compte tenu des risques associés à la TESE, il est essentiel de réaliser un SEE en amont et en particulier pour les patients consanguins. Mots clés Arrêt méiotique, azoospermie non obstructive, translocation, séquençage de l’exome, TMPRSS9.

International audience; Whereas the initially strategy for the genetic analysis of male infertility was based on a candidate gene approach, the development of next-generation sequencing technologies (such as whole-exome sequencing (WES)) provides an opportunity to analyze many genes in a single procedure. In order to recommend WES or whole-genome sequencing (WGS) after genetic counselling, an objective evaluation of the current genetic screening strategy for male infertility is required, even if, at present, we have to take into consideration the complexity of such a procedure, not discussed in this commentary.; Alors que la stratégie actuelle d'analyse de génétique moléculaire de l'infertilité masculine est basée sur une approche dite "gène candidat", le développement des technologies de séquençage de nouvelle génération, comme le séquençage complet de l'exome (WES), offre la possibilité d'analyser de nombreux gènes en une seule technique. Afin de recommander le WES ou le séquençage complet du génome, après un conseil génétique, une évaluation objective des différentes stratégies de dépistage génétique est nécessaire, tout en prenant en considération que la complexité d'une utilisation des nouvelles technologies n'est pas abordé dans ce commentaire.

International audience; Abstract Spermatogenesis is a complex process regulated by a multitude of genes. The identification and characterization of male-germ-cell-specific genes is crucial to understanding the mechanisms through which the cells develop. The term “ TEX gene” was coined by Wang et al. (Nat Genet. 2001; 27: 422–6) after they used cDNA suppression subtractive hybridization (SSH) to identify new transcripts that were present only in purified mouse spermatogonia. TEX ( Testis expressed ) orthologues have been found in other vertebrates (mammals, birds, and reptiles), invertebrates, and yeasts. To date, 69 TEX genes have been described in different species and different tissues. To evaluate the expression of each TEX/tex gene, we compiled data from 7 different RNA-Seq mRNA databases in humans, and 4 in the mouse according to the expression atlas database. Various studies have highlighted a role for many of these genes in spermatogenesis. Here, we review current knowledge on the TEX genes and their roles in spermatogenesis and fertilization in humans and, comparatively, in other species (notably the mouse). As expected, TEX genes appear to have a major role in reproduction in general and in spermatogenesis in humans but also in all mammals such as the mouse. Most of them are expressed specifically or predominantly in the testis. As most of the TEX genes are highly conserved in mammals, defects in the male (gene mutations in humans and gene-null mice) lead to infertility. In the future, cumulative data on the human TEX genes’ physiological functions and pathophysiological dysfunctions should become available and is likely to confirm the essential role of this family in the reproductive process. Thirteen TEX genes are now referenced in the OMIM database, and 3 have been linked to a specific phenotype. TEX11 (on Xq13.1) is currently the gene most frequently reported as being associated with azoospermia.; Résumé La spermatogenèse est un processus complexe régulé par une multitude de gènes. L’identification et la caractérisation des gènes spécifiques des cellules germinales mâles sont essentielles pour comprendre les mécanismes par lesquels les cellules se développent. Le terme «gène TEX » a été inventé par Wang et al. (Nat Genet. 2001; 27: 422–6) après avoir utilisé l’hybridation soustractive d’ADNc (SSH) pour identifier de nouveaux transcrits qui n’étaient présents que dans la spermatogonie de souris. Puis, des orthologues TEX ont été trouvés chez d’autres vertébrés (mammifères, oiseaux et reptiles), des invertébrés et des levures. À ce jour, 69 gènes TEX ( Testis expressed ) ont été décrits dans différentes espèces et différents tissus. Pour évaluer l’expression de chaque gène TEX/tex , nous avons compilé les données de 7 bases de données différentes d’ARNm RNA-Seq chez l’homme, et 4 chez la souris selon la base de données de l’atlas d’expression. Diverses études ont mis en évidence le rôle de plusieurs de ces gènes dans la spermatogenèse. Ici, nous passons en revue les connaissances actuelles sur les gènes TEX et leurs rôles dans la spermatogenèse et la fécondation chez l’humain et, comparativement, chez d’autres espèces (notamment la souris). Comme prévu, les gènes TEX semblent avoir un rôle majeur dans la reproduction en général et dans la spermatogenèse chez l’homme, mais aussi chez d’autres mammifères comme la souris. La plupart d’entre eux sont exprimés spécifiquement ou principalement dans les testicules. Comme la plupart des gènes TEX sont hautement conservés chez les mammifères, des défauts chez le mâle (mutations géniques chez l’homme et KO murin) conduisent à l’infertilité. À l’avenir, l’accumulation des données sur les fonctions physiologiques et les dysfonctionnements physiopathologiques des gènes TEX humains devraient devenir disponibles et confirmer le rôle essentiel de cette famille dans le processus de reproduction. Treize gènes TEX sont désormais référencés dans la base de données OMIM, et 3 ont été liés à un phénotype spécifique. TEX11 (sur Xq13.1) est. actuellement le gène le plus fréquemment rapporté comme étant associé à l’azoospermie.

Infertility, a global problem affecting up to 15% of couples, can have varied causes ranging from natural ageing to the pathological development or function of the reproductive organs. One form of female infertility is premature ovarian insufficiency (POI), affecting up to 1 in 100 women and characterised by amenorrhoea and elevated FSH before the age of 40. POI can have a genetic basis, with over 50 causative genes identified. Non-obstructive azoospermia (NOA), a form of male infertility characterised by the absence of sperm in semen, has an incidence of 1% and is similarly heterogeneous. The genetic basis of male and female infertility is poorly understood with the majority of cases having no known cause. Here, we study a case of familial infertility including a proband with POI and her brother with NOA. We performed whole-exome sequencing (WES) and identified a homozygous STAG3 missense variant that segregated with infertility. STAG3 encodes a component of the meiosis cohesin complex required for sister chromatid separation. We report the first pathogenic homozygous missense variant in STAG3 and the first STAG3 variant associated with both male and female infertility. We also demonstrate limitations of WES for the analysis of homologous DNA sequences, with this variant being ambiguous or missed by independent WES protocols and its homozygosity only being established via long-range nested PCR.

Introduction et objectifs L’azoospermie, touchant 1 % des hommes, se traduit par un arret meiotique (AM) testiculaire dans 5 % des cas. Bien que l’etiologie de l’AM soit probablement d’origine genetique, seuls quelques anomalies, comme les aberrations chromosomiques, ont ete identifiees comme causes recurrentes de ce phenotype testiculaire. Les translocations chromosomiques qu’elles soient reciproques ou robertsoniennes, ont des effets variables sur la spermatogenese. Par consequent, aucun marqueur existe pour evaluer le pronostic d’extraction de sperme testiculaire (TESE). L’objectif de cette etude est de definir de nouvelles guidelines pour evaluer la probabilite de TESE positive pour les patients azoospermes presentant des translocations reciproques. Materiels/patients et methodes L’analyse genetique (par puce a ADN et par sequencage d’exome) a ete realisee pour deux patients azoospermes avec TESE negative, l’un avec une translocation reciproque (t(X ; 21) et l’autre avec une translocation reciproque t(20 ; 22). Resultats Pour le 1er patient, aucun variant n’a ete identifie pour expliquer le defaut de spermatogenese. Pour le 2e patient, ayant un fort indice de consanguinite, un variant homozygote benin pour le gene DNMT3B, et trois variants homozygotes deleteres pour le gene TMPRSS9 ont ete identifies. L’effet pathogene a ete valide par l’absence de l’expression de la proteine sur la biopsie testiculaire du patient. Conclusions Pour conclure, la translocation gonosome-autosome du patient 1, avec une azoospermie idiopathique et un volume testiculaire normal, pouvait seule expliquer l’arret meiotique. A l’inverse, pour le patient 2, la translocation autosome-autosome ne pouvait a elle seule expliquer l’arret meiotique. Cependant, en combinaison avec la presence des 3 variants rares de TMPRSS9, dont 2 consideres comme pathogenes, nous avons pu conclure que le phenotype de la spermatogenese pourrait probablement etre explique. Au total, en fonction des chromosomes impliques dans la translocation et de l’histoire familiale, l’etude genetique ne doit pas se limiter a la realisation d’un caryotype afin d’identifier les chances de succes de la TESE.