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Open Access Highly Accessed Review article

The nature of human sperm head vacuoles: a systematic literature review

Florence Boitrelle12*, Bruno Guthauser12, Laura Alter12, Marc Bailly12, Robert Wainer12, François Vialard12, Martine Albert12 and Jacqueline Selva12

Author Affiliations

1 Department of Reproductive Biology, Cytogenetics and Gynaecology, Poissy General Hospital, F-78303 Poissy, France

2 EA 2493, Versailles University of Medicine and Science, F-78000 Versailles, France

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Basic and Clinical Andrology 2013, 23:3  doi:10.1186/2051-4190-23-3

Published: 29 August 2013

Abstract

Motile sperm organelle morphology examination (MSOME) involves the use of differential interference contrast microscopy (also called Nomarski contrast) at high magnification (at least 6300x) to improve the observation of live human spermatozoa. In fact, this technique evidences sperm head vacuoles that are not necessarily seen at lower magnifications - particularly if the vacuoles are small (i.e. occupying <4% of the sperm head’s area). However, a decade after MSOME's introduction, it is still not clear whether sperm head vacuoles are nuclear, acrosomal and/or membrane-related in nature. In an attempt to clarify this debate, we performed a systematic literature review in accordance with the PRISMA guidelines. The PubMed database was searched from 2001 onwards with the terms "MSOME", “human sperm vacuoles”, "high-magnification, sperm”. Out of 180 search results, 21 relevant English-language publications on the nature of human sperm head vacuoles were finally selected and reviewed. Our review of the literature prompted us to conclude that sperm-head vacuoles are nuclear in nature and are related to chromatin condensation failure and (in some cases) sperm DNA damage.

Keywords:
Human sperm vacuoles; MSOME; IMSI; High-magnification; Nuclear; Chromatin

Résumé

Le MSOME (motile sperm organelle morphology examination) est une technique d’observation des spermatozoïdes mobiles à fort grossissement (>6300x) à l’aide du contraste interférentiel différentiel de Nomarski. Avec cette technique, des anomalies de la tête spermatique comme les vacuoles peuvent être observées alors qu’elles demeurent souvent invisibles à plus faible grossissement, notamment quand elles sont petites et qu’elles occupent moins de 4% de la surface de la tête. Depuis l’introduction du MSOME dans les années 2000, plusieurs études se sont intéressées à la nature des vacuoles. Sont-elles de nature nucléaire ? de nature acrosomique ? de nature membranaire ? Pour répondre à ces questions, nous avons réalisé une revue de la littérature en suivant les règles PRISMA. Les études publiées sur le sujet entre 2001 et aujourd’hui ont été recherchées dans la base Pubmed en utilisant les mots clés : "MSOME", “human sperm vacuoles” et "high-magnification, sperm”. Parmi les 180 études retrouvées, 21 publications écrites en langue Anglaise et traitant de la nature des vacuoles spermatiques ont été sélectionnées et étudiées. Au total, cette revue de la littérature conclut que les vacuoles sont de nature nucléaire, en lien avec une moindre condensation de la chromatine spermatique. Cette moindre condensation chromatinienne représentant un facteur de susceptibilité aux dommages de l’ADN (fragmentation, dénaturation par exemple), les spermatozoïdes vacuolés peuvent aussi présenter plus de dommages de l’ADN que les spermatozoïdes sans vacuole.

Keywords:
Vacuole spermatique; MSOME; IMSI; Nature nucléaire; Comdensation; Chromatine