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Mutations in DNAH17, Encoding a Sperm-Specific Axonemal Outer Dynein Arm Heavy Chain, Cause Isolated Male Infertility Due to Asthenozoospermia

Authors :
Guy Montantin
Jean-Pierre Siffroi
Serge Amselem
Sylvie Tissier
Sandra Chantot
Laurence Stouvenel
Valérie Mitchell
Philippe Duquesnoy
Anne Laure Barbotin
Catherine Faucon
Jean-François Papon
E. Bequignon
Estelle Escudier
Alain Schmitt
Lucie Thomas
Anne Loyens
Aminata Touré
Bruno Copin
Marie Legendre
Marjorie Whitfield
Florence Dastot
Génétique, Reproduction et Développement (GReD )
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])
Laboratoire des Maladies Rénales Héréditaires
Imagine - Institut des maladies génétiques (IMAGINE - U1163)
Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Service d'ORL et de chirurgie cervico-faciale
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpital Henri Mondor
Institut Cochin (IC UM3 (UMR 8104 / U1016))
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Physiopathologie des maladies génétiques d'expression pédiatrique
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
CHU Trousseau [APHP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)
Gamétogenèse et Qualité du Gamète - ULR 4308 (GQG)
Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université de Lille
Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille)
Centre de Recherche Jean-Pierre AUBERT Neurosciences et Cancer - U1172 Inserm - U837 (JPArc)
Université Lille Nord de France (COMUE)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lille
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)
Hôpital Européen Georges Pompidou [APHP] (HEGP)
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)
Service de génétique et embryologie médicales [CHU Trousseau]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)
Institut Cochin (UMR_S567 / UMR 8104)
Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Maladies génétiques d'expression pédiatrique [CHU Trousseau] (Inserm U933)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Trousseau [APHP]
Institut Mondor de Recherche Biomédicale (IMRB)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-IFR10-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)
UF de Génétique moléculaire [CHU Trousseau]
Centre Hospitalier Intercommunal de Créteil (CHIC)
Hôpital Jeanne de Flandre [Lille]
Université Paris-Sud - Paris 11 - Faculté de médecine (UP11 UFR Médecine)
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)
Service d’ORL et de chirurgie cervico-faciale [CHU Le Kremlin-Bicêtre]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-AP-HP Hôpital Bicêtre (Le Kremlin-Bicêtre)
Maladies génétiques d'expression pédiatrique (U933)
Centre de Recherche Jean-Pierre AUBERT Neurosciences et Cancer - U837 (JPArc)
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Lille Nord de France (COMUE)-Université de Lille
CCSD, Accord Elsevier
Source :
American Journal of Human Genetics, American Journal of Human Genetics, Elsevier (Cell Press), 2019, 105 (1), pp.198-212. ⟨10.1016/j.ajhg.2019.04.015⟩, American Journal of Human Genetics, 2019, 105 (1), pp.198-212. ⟨10.1016/j.ajhg.2019.04.015⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
Elsevier, 2019.

Abstract

International audience; Motile cilia and sperm flagella share an evolutionarily conserved axonemal structure. Their structural and/or functional defects are associated with primary ciliary dyskinesia (PCD), a genetic disease characterized by chronic respiratory-tract infections and in which most males are infertile due to asthenozoospermia. Among the well-characterized axonemal protein complexes, the outer dynein arms (ODAs), through ATPase activity of their heavy chains (HCs), play a major role for cilia and flagella beating. However, the contribution of the different HCs (γ-type: DNAH5 and DNAH8 and β-type: DNAH9, DNAH11, and DNAH17) in ODAs from both organelles is unknown. By analyzing five male individuals who consulted for isolated infertility and displayed a loss of ODAs in their sperm cells but not in their respiratory cells, we identified bi-allelic mutations in DNAH17. The isolated infertility phenotype prompted us to compare the protein composition of ODAs in the sperm and ciliary axonemes from control individuals. We show that DNAH17 and DNAH8, but not DNAH5, DNAH9, or DNAH11, colocalize with α-tubulin along the sperm axoneme, whereas the reverse picture is observed in respiratory cilia, thus explaining the phenotype restricted to sperm cells. We also demonstrate the loss of function associated with DNAH17 mutations in two unrelated individuals by performing immunoblot and immunofluorescence analyses on sperm cells; these analyses indicated the absence of DNAH17 and DNAH8, whereas DNAH2 and DNALI, two inner dynein arm components, were present. Overall, this study demonstrates that mutations in DNAH17 are responsible for isolated male infertility and provides information regarding ODA composition in human spermatozoa.

Details

Language :
English
ISSN :
00029297 and 15376605
Database :
OpenAIRE
Journal :
American Journal of Human Genetics, American Journal of Human Genetics, Elsevier (Cell Press), 2019, 105 (1), pp.198-212. ⟨10.1016/j.ajhg.2019.04.015⟩, American Journal of Human Genetics, 2019, 105 (1), pp.198-212. ⟨10.1016/j.ajhg.2019.04.015⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....6ee5eb024071362f0c06cb9f06a9ce92