Azoospermia and reciprocal translocations: should whole-exome sequencing be recommended?

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.