ARTICLE
Auteur(s) : Florence Fellmann, Jean-Luc Bresson
Service de Génétique, Histologie, Biologie du Développement et
de la Reproduction, CHU et EA3185 Génétique et Reproduction,
Faculté de Médecine, Place Saint-Jacques, 25030 Besançon
Cedex
L'infertilité représente un problème majeur en terme de santé
publique puisque environ 15 % des couples rencontreront des
difficultés à concevoir un enfant. Les techniques d'Assistance
Médicale à la Procréation (AMP) se sont largement développées au
cours des 20 dernières années. En 1999 en France, 1,7 %
des naissances étaient obtenues grâce à la mise en œuvre de ces
pratiques, avec dans près de la moitié des cas le recours à la
micro-injection de spermatozoïdes dans l'ovocyte (ICSI ou
intra-cytoplasmic sperm injection) [1].
Les indications de l'ICSI sont essentiellement représentées par
une infertilité d'origine, ou à forte contribution, masculine. Les
causes d'infertilité sont multiples, mais il est aujourd'hui
reconnu qu'une grande part d'entre elles peut être d'origine
génétique ; de fait, la prise en charge médicale dans le
contexte de l'AMP implique la réalisation d'un bilan à visée
génétique, qui devrait être accompagné d'un conseil
génétique.
Le bilan génétique préconisé repose principalement aujourd'hui
sur trois examens dont la réalisation en routine est accessible
pour deux d'entre eux :
– Le caryotype, en cas d'oligozoospermie sévère ou d'azoospermie
non-obstructive, qui peut concerner les deux membres du couple.
– La recherche de microdélétion du bras long du chromosome Y,
dans la région AZF, chez les hommes présentant une infertilité
sévère d'origine sécrétoire.
– La recherche de mutations du gène CFTR, dans le cas surtout
d'une azoospermie de nature excrétoire par agénésie bilatérale
congénitale des canaux déférents (ABCD). Cet examen s'adresse aux
deux membres du couple et permet de préciser le risque génétique
d'avoir un enfant atteint de mucoviscidose.
Un certain nombre d'autres analyses sont envisageables en fonction
du contexte clinique et familial, mais reposeront le plus souvent
en pratique sur des prescriptions faisant suite à une évaluation de
la situation au cours d'une consultation de génétique médicale. En
effet, de nombreuses maladies génétiques peuvent être associées à
une infertilité masculine ou féminine ; la fréquence faible de
ces affections ne justifie pas une stratégie d'évaluation
systématique.
Bilan cytogénétique
Le caryotype constitutionnel doit être envisagé pour les deux
membres d'un couple chez lequel est proposée une prise en charge en
AMP de type ICSI. Le plus souvent l'ICSI est indiquée par une
infertilité masculine ou à composante masculine majoritaire et la
rentabilité de l'examen cytogénétique du conjoint, en terme de
probabilité de repérage d'une anomalie chromosomique, est en
relation inverse avec les caractéristiques du spermogramme :
plus la production de spermatozoïdes est faible plus la probabilité
d'anomalie chromosomique s'élève. Le caryotype de la conjointe
quant à lui est probablement d'autant plus utile que la
responsabilité de la contribution masculine est moins
caractérisée.
Quand doit-il être réalisé ?
Comme le reste du bilan génétique éventuel, suffisamment tôt
dans le bilan de la stérilité, lorsque le recours à l'ICSI est
envisagé afin que le résultat puisse être pris en compte par
l'équipe médicale et par le couple dans l'élaboration d'une
décision et d'une stratégie de prise en charge.
Pourquoi le réaliser ?
– Concernant le caryotype du conjoint : une
élévation d'incidence des anomalies chromosomiques chez les hommes
présentant une altération du spermogramme a été établie de longue
date [2-5] ; selon les séries et la sévérité des atteintes de
la spermatogenèse cette incidence est évaluée entre 2 et 15 %
voire plus chez les sujets azoospermiques. Ces observations sont
corroborées par d'importantes séries récentes de patients candidats
à l'ICSI [6-8]. Chez les sujets azoospermiques, la probabilité de
découverte d'une anomalie chromosomique est multipliée globalement
par 30 ; elle est multipliée par 8 pour les anomalies de
structure équilibrées mais par 50 à 100 pour les aneuploïdies des
chromosomes sexuels (47,XXY essentiellement) [6]. Chez les sujets
oligozoospermiques, un effet significatif est signalé pour
l'aneuploïdie de l'Y (47,XYY) dont la fréquence est multiplée par
plus de 4, mais surtout pour les anomalies morphologiques
équilibrées dont la probabilité de découverte est augmentée de
8 fois. Un exemple de translocation déséquilibrée impliquant
les gonosomes est présenté figure 1. A noter que le
fait d'appartenir à un couple infertile (absence de grossesse après
plus de deux ans de rapports sexuels non protégés) correspond à une
élévation du risque d'être porteur d'une anomalie chromosomique
même si l'homme présente un spermogramme normal [7].
– Concernant la conjointe, la même remarque a pu être
faite puisque les séries récentes consacrées aux caryotypes de
couples recrutés pour ICSI, donc pour l'essentiel avec une
composante masculine majoritaire à l'infertilité, montrent une
multiplication par 5 à 10 des fréquences d'anomalies de structure
équilibrées chez la femme [6, 9].
Que peut-on en attendre ?
– Une confirmation diagnostique étiologique dans certains
cas.
– Des éléments d'information essentiels à discuter avec
le couple et au sein de l'équipe médicale multidisciplinaire quant
à l'utilité de recourir à une AMP, aux probabilités de réussite de
la tentative d'AMP, aux adaptations éventuelles de prise en charge
à envisager concernant les risques pour l'enfant à naître et à la
stratégie de prévention à mettre en œuvre, diagnostic prénatal
(DPN) voire diagnostic préimplantatoire (DPI). Par exemple, la
découverte d'une anomalie numérique des gonosomes chez le mari doit
faire discuter les chances d'un prélèvement testiculaire en cas
d'azoospermie non-obstructive, mais également, eu égard à
l'augmentation signalée du nombre des aneuploïdies gonosomiques
chez les enfants nés d'ICSI, faire envisager avec le couple les
risques relatifs pour l'enfant [10]. La découverte d'une anomalie
morphologique autosomique équilibrée va placer d'emblée la
discussion sur les risques liés à sa ségrégation méiotique et sur
les stratégies de prévention des déséquilibres qui alourdissent
singulièrement le projet initial. Dans ce contexte, l'analyse par
FISH des résultats de la ségrégation de la translocation ou de
l'inversion au niveau des spermatozoïdes du conjoint porteur
(analyse qui ne peut encore être considérée comme un examen de
routine) peut être envisagée afin de compléter l'évaluation du
risque de production de zygotes aneuploïdes, les chances de
réussite de l'AMP et la nécessité d'un DPN, voire de préparer un
éventuel DPI.
Recherche de microdélétions de l'Y
Le chromosome Y est un petit chromosome spécifiquement masculin
dont l'implication dans la spermatogenèse est connue de longue
date. Les délétions de la région euchromatique du bras long sont
associées à une infertilité masculine de nature sécrétoire ;
cette région a été dénommée AZF (Azoospermia Factor) en 1976
par Tiepolo et Zuffardi [11]. Les travaux de cartographie de l'Y et
les études menées chez un certain nombre de patients infertiles au
cours des 15 dernières années ont abouti à l'identification
dans cette région de trois intervalles dénommés AZFa, AZFb et AZFc,
au sein desquels un certain nombre de gènes candidats sont
maintenant localisés (figure 2) [12-16].
Actuellement, les limites et les mécanismes de ces remaniements
sont identifiés :
– Région AZFa : le locus AZFa est le plus proximal
sur le bras long de l'Y. Il couvre au niveau génomique environ
800 kb [17, 18]. Les délétions sont le fruit de recombinaisons
inégales entre deux séquences rétrovirales de type
HERV15 présentant un fort degré d'identité au niveau
nucléotidique. Elles entraînent la perte de trois gènes dont deux
sont candidats pour un rôle dans la spermatogenèse : le gène
DFFRY (Drosophila fat facets related Y) ou USP9Y
(ubiquitin-specific protease 9, Y chromosome) et le gène DBY
(Dead Box Y). Ces deux gènes sont d'expression ubiquitaire,
avec la notion d'un transcrit spécifique au niveau testiculaire par
épissage différentiel pour DBY, et pourraient intervenir dans des
processus d'ubiquitinisation pour DFFRY ou de RNA hélicase pour
DBY. Les microdélétions du locus AZFa sont relativement rares, une
vingtaine de cas rapportés dans la littérature, et s'accompagnent
d'une infertilité sévère puisque les délétions complètes de cette
région se traduisent constamment par une azoospermie sécrétoire,
associée au niveau histologique à une absence complète de cellules
de la lignée germinale, syndrome de Del Castillo ou Sertoli
cell-only syndrome (SCOS) [15, 19].
– Région AZFb : de localisation intermédiaire sur le
bras long de l'Y, les limites des microdélétions AZFb ont été
récemment publiées [20]. Ces délétions sont en relation non
exclusive avec des phénomènes de recombinaison inégale entre des
séquences homologues au sein des palindromes P5 et P1 (figure 2). Elles couvrent
environ 6,2 Mb au niveau génomique et emportent 33 gènes
et transcrits localisés dans cet intervalle, dont la plupart sont
d'identification récente et dont la fonction n'est pas connue, même
si leur expression reste le plus souvent restreinte au testicule.
Parmi les gènes candidats, les plus étudiés sont les exemplaires
des gènes de la famille RBM (RNA-binding motif),
essentiellement RBM1AY – présent en 6 exemplaires
dans cette région, dont l'expression est spécifiquement
testiculaire et qui sont des ribonucléoprotéines avec une fonction
supposée dans l'épissage des pré-messagers [21]. D'autres gènes de
cette région pourraient être impliqués dans le phénotype
« infertilité », comme les gènes EIF1AY (translation
initiation factor 1A, Y isoform), facteur d'initiation de la
transcription d'expression ubiquitaire, ou encore HSFY (heat
shock transcription factor Y), protéine du choc thermique. A
noter également que deux exemplaires des gènes DAZ (deleted in
azoospermia) sont compris dans les délétions de la région AZFb.
Les délétions complètes de la région AZFb sont en général associées
à une azoospermie, avec fréquemment un tableau histologique de
blocage de la spermatogenèse [15, 22].
– Région AZFc : les microdélétions de la région AZFc
sont les plus fréquentes. Dans la population générale, 1 homme
sur 4 000 serait porteur d'une telle microdélétion [15,
22-24]. Ces remaniements sont liés à des recombinaisons inégales
entre les segments « b2 » et « b4 » emportant 3,5 Mb
comprenant de nombreux gènes et transcrits, parmi lesquels les plus
étudiés actuellement sont la famille des gènes DAZ (deleted in
azoospermia) présents en 4 exemplaires et les gènes CDY
(chromodomain Y) (figure 2) [25]. Les
phénotypes associés aux microdélétions de la région AZFc sont
variables, d'une azoospermie en relation avec un SCOS à une
oligozoospermie le plus souvent sévère et associée au niveau
histologique à une aplasie focale des cellules germinales, ou à un
blocage plus ou moins systématisé de la spermatogenèse, ou encore à
une hypospermatogenèse [15, 22, 26]. Un certain nombre de
situations ont déjà été rapportées, faisant la preuve de la
transmission spontanée possible de microdélétion AZFc d'un père à
ses fils [27, 28].
Indications de la recherche de microdélétion de la région
AZF
En fonction des données disponibles, la recherche de
microdélétion du bras long de l'Y est justifiée dans les situations
d'infertilité masculine sévère idiopathique d'origine
sécrétoire : azoospermie ou oligozoospermie sévère
(< 5.106 spermatozoïdes/ml) [24, 29].
Intérêt et implications de la découverte d'une
microdélétion de la région AZF
La recherche de microdélétions de la région AZF n'est pas
actuellement proposée en routine dans tous les centres d'AMP en
France : cette analyse n'est pas inscrite à la nomenclature
des actes de biologie médicale et représente un coût à la charge du
patient et/ou du laboratoire d'analyse. Cette situation est en
partie expliquée par le fait que les données concernant ces
microdélétions et leurs conséquences phénotypiques sont récentes,
et la mise en œuvre de ces analyses dans les laboratoires de
génétique reste encore du domaine de la recherche appliquée.
Cependant les arguments actuellement accumulés et les bonnes
pratiques suggérées par les diverses associations mondiales en
génétique de la reproduction semblent converger vers une mise en
œuvre plus généralisée de ces examens dans des indications
précises, en raison de leur implication pratique [24, 29, 30].
Une microdélétion du locus AZF sera mise en évidence chez 5 à
18 % des hommes infertiles, la fréquence étant dépendante de
la population testée. En fonction des chiffres issus d'une revue
récente, 18 % des situations d'azoospermie sécrétoire
idiopathique sont en relation avec une microdélétion de l'Y, de
même que 14 % des cas d'oligozoospermie extrême sans autre
cause identifiée [22].
– Signification pronostique : en fonction de sa
localisation, une microdélétion est susceptible de fournir des
renseignements concernant l'issue de l'AMP ; ces données sont
encore discutées actuellement [22, 26]. Cependant les éléments
disponibles sont convergents pour estimer qu'une délétion AZFa
s'accompagne d'une absence complète de cellules de la lignée
germinale et permettent de discuter avec le couple d'une démarche
d'AMP avec don de gamètes et/ou d'adoption. Il en est de même pour
des délétions impliquant plusieurs des régions AZFa, b et/ou c.
– Conseil génétique : la découverte d'une microdélétion du
locus AZF rend nécessaire un conseil génétique. Celui-ci permet de
préciser que la cause de l'infertilité est identifiée, et qu'elle
sera transmise à tous les enfants de sexe masculin du couple. Selon
les données actuellement disponibles, il semble bien s'agir d'une
infertilité sans autre trouble associé. Cependant une prudence
relative reste de mise en fonction de certains éléments récents
concernant la possible association avec une augmentation de la
fréquence de la perte de l'Y conduisant à un risque accru de
dysgénésie gonadique en relation avec une monosomie X ou syndrome
de Turner [31, 32].
Questions non résolues
Les mécanismes en cause dans les manifestations, variables,
associées aux microdélétions du locus AZF restent mal appréciés
actuellement. De même, les données concernant les délétions
partielles des locus AZFa, b ou c ne sont suffisamment explorées
pour en obtenir des éléments significatifs du point de vue
pronostique ; il en est de même pour les délétions identifiées
en dehors des trois régions reconnues aujourd'hui. Ces incertitudes
justifient la poursuite des recherches en cours et la pratique du
diagnostic des microdélétions dans un cadre d'étroite collaboration
entre les praticiens de l'AMP et les généticiens, cliniciens et
moléculaires, dans le but de mieux préciser le cadre nosologique de
ces observations.
Recherche de mutations du gène CFTR
L'étude du gène CFTR (cystic fibrosis transmembrane
conductance gene) dans le contexte de l'infertilité masculine a
été initiée à partir de l'observation qu'une azoospermie de nature
excrétoire était présente chez environ 98 % des jeunes adultes
atteints de mucoviscidose, en relation avec une agénésie bilatérale
congénitale des canaux déférents (ABCD) [33, 34]. Ces études ont
permis de mettre en évidence qu'environ 80 % des situations
d'ABCD sont en réalité des formes incomplètes de mucoviscidose
(parfois dénommées « CFTRoses »). Les génotypes observés
sont toutefois différents de ceux de la mucoviscidose dans sa forme
classique [35] ; ils associent deux mutations à effet modéré
(environ 20 % des cas) ou, plus souvent, une mutation sévère
et un polymorphisme en trans (30 %). Dans environ 20 %
des cas, une seule mutation est identifiée et chez 10 %, seul
un polymorphisme est présent. Le polymorphisme le plus souvent
associé est un variant d'épissage ou « allèle 5T », qui
aboutit à la perte de l'exon 9 et à des niveaux plus faibles
d'expression de la protéine CFTR normale. Dans environ 20 %
des cas, le bilan génétique reste négatif.
Indications de l'étude du gène CFTR
Cette étude concerne des hommes présentant une azoospermie de
nature excrétoire en relation avec une ABCD. La prévalence de
l'ABCD dans la population générale est d'environ 1 homme sur
1 000, et représente environ 1 à 2 % des causes
d'infertilités masculines. Dans cette population, la probabilité
d'obtenir des spermatozoïdes par prélèvement épididymaire est
importante, elle permet à ces couples de procréer grâce à l'AMP et
il apparaît nécessaire d'évaluer dans ce contexte le risque pour le
couple d'avoir un enfant atteint de mucoviscidose.
L'implication du gène CFTR dans les troubles de la
spermatogenèse a été discutée, mais les données actuelles de la
littérature ne permettent pas d'établir une relation claire de
cause à effet [36, 37] ; de ce fait, l'indication d'une
recherche de mutation du gène CFTR dans le cas de troubles de
nature sécrétoire n'est pas actuellement retenue. En revanche, il
est bien évident que l'existence d'antécédents de mucoviscidose
dans la famille de l'un ou l'autre membre du couple rend nécessaire
le conseil génétique et la recherche d'hétérozygotie.
La mucoviscidose est une affection récessive autosomique pour
laquelle la fréquence des individus hétérozygotes dans la
population générale est élevée, égale à 1/25 en France. De ce fait,
il est préconisé de pratiquer l'analyse génétique chez les deux
membres du couple.
Réalisation pratique
Des trousses commerciales existent, qui permettent de détecter
une trentaine de mutations parmi les plus fréquentes du gène CFTR
(plus de 1 000 mutations ont déjà été répertoriées à ce
jour, mais les 30 recherchées repèrent environ 80 à 85 %
de la totalité des mutations – figure 3). Il est important
d'inclure la recherche chez l'homme de la présence du variant
d'épissage ou « allèle 5T ».
L'intérêt, ou la nécessité, d'entreprendre une recherche de
mutations plus rares ou plus spécifiques du gène CFTR chez des
hommes présentant une ABCD peuvent être discutés et sont justifiés
dans différentes situations :
– conjointe hétérozygote pour une mutation du gène
CFTR ;
– demande de conseil génétique dans la fratrie du
patient ;
– dépistage d'une éventuelle forme de révélation tardive de
mucoviscidose (en fonction des signes associés) ;
– dans un but de recherche, afin de continuer à documenter les
données concernant les génotypes des patients présentant une ABCD
lorsque le diagnostic est certain.
Interprétation des résultats
La recherche de mutation est indiquée en raison de la pathologie
de la fertilité du conjoint, mais c'est le statut de la femme qui
conditionnera le conseil génétique. Le plus souvent, l'absence de
mutation identifiée chez la conjointe permet de réduire son risque
résiduel d'être hétérozygote pour une mutation non recherchée avec
les techniques utilisées ; ce risque peut alors être estimé
entre 1/120 et 1/150 lorsque 80 à 85 % des mutations sont
recherchées. Ce résultat est assorti d'un conseil génétique
relativement rassurant quant au risque pour le couple d'avoir un
enfant atteint de mucoviscidose.
L'identification d'une mutation présente à l'état hétérozygote
chez la conjointe aboutit à la notion, au terme du bilan, d'un
risque de 1/4 si une mutation est détectée chez le conjoint,
voire de 1/2 si deux mutations sont identifiées, d'avoir un
enfant atteint de mucoviscidose. Cette situation pourra être
accompagnée d'une proposition de diagnostic pré-implantatoire (DPI)
au cours de la tentative d'AMP.
Place de la consultation de génétique
Idéalement, une consultation de génétique devrait pouvoir être
offerte à tous les couples pris en charge en AMP. En pratique,
cette possibilité est rarement appliquée. Le rôle de la
consultation de génétique peut être appréhendé à différents
niveaux :
– L'enquête familiale : elle permet de rechercher la notion
d'un risque particulier en relation avec des antécédents familiaux
de maladie génétique chez les couples en demande d'AMP. Les
résultats d'une enquête menée chez des couples pris en charge en
d'AMP n'ont pas révélé la notion de risque génétique accru
[38].
– La recherche d'antécédents familiaux d'infertilité : peu
de données sont disponibles mais les situations de familles au sein
desquelles plusieurs personnes présentent une infertilité ne sont
pas exceptionnelles [39, 40]. Des études systématiques pourraient
permettre de progresser dans l'identification des causes génétiques
d'infertilité, leur fréquence et leurs conséquences.
– La réalisation du bilan génétique biologique : le bilan
génétique est le plus souvent prescrit par les praticiens de l'AMP.
La notion de pluridisciplinarité reste cependant essentielle dans
ce contexte et la prise en charge de l'aspect génétique par un
praticien bien différencié au sein de l'équipe permet également de
mieux gérer les implications familiales éventuelles des tests
pratiqués au cours du bilan d'AMP.
Conclusion
Pendant de nombreuses années, les liens unissant la génétique et
le domaine de la reproduction humaine ont été essentiellement
cytogénétiques. L'évolution des pratiques d'AMP et notamment la
mise en place des techniques d'ICSI ont récemment abouti à une
implication importante de la génétique moléculaire dans le bilan
des infertilités, particulièrement d'origine masculine. Le plus
souvent, il n'existe pas de retentissement phénotypique de
l'affection génétique autre que le trouble de la
reproduction ; cependant, les risques liés à sa transmission
sont parfois majeurs (risque de déséquilibre chromosomique ou
risque de mucoviscidose) et rendent nécessaire le conseil
génétique.
En fonction de la fréquence du « phénotype
infertilité » dans la population générale, de la proportion
importante de situations d'infertilités encore inexpliquées, et du
nombre important de gènes impliqués, notamment dans la
spermatogenèse, la part de la pathologie d'origine génétique est
certainement actuellement très sous-évaluée. Il reste donc à n'en
pas douter un champ important d'investigations à mener, dans le
cadre d'une étroite collaboration entre les praticiens d'AMP et les
généticiens.
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