ARTICLE
Auteur(s) : Nathalie Lédée, Marie
Petitbarat, Valérie Sarazin, Sylvie Dubanchet, Karina Valdivia,
Robert Wainer, Gérard Chaouat
Inserm U782, UMR-S0782, université Paris-Sud, 92140 Clamart,
France
Le déchiffrage du dialogue de l’embryon avec les composants
maternels n’en est qu’à son balbutiement. Néanmoins, toutes les
données récentes laissent entrevoir l’extrême précocité de la mise
en place d’un environnement gamétique et utérin adapté à
l’implantation et à la gestation ainsi que sa complexité évolutive
d’expression. Tout semble programmé pour permettre la vie ou son
corollaire, l’absence de celle-ci.
Si un dialogue existe, une potentialisation ou un rééquilibrage
de ce dialogue devient un but pour les cliniciens.
Les applications cliniques concernent très clairement la
maladie abortive. Nous aborderons, notamment dans cet article,
l’environnement utérin en préconceptionnel dans le contexte de la
maladie abortive.
Il convient de préciser, avant d’aller plus avant, que nous nous
situons dans les domaines de l’immunologie de la reproduction pour
explorer ce dialogue [1]. Globalement, la grossesse humaine peut
être pensée comme une semi-allogreffe mettant en jeu des systèmes
de tolérance immunitaire. Les acteurs sont principalement des
acteurs de l’immunité innée, comme les cellules utérines natural
killer (uNK) et, de manière plus récente, les cellules
T-régulatrices et les cellules dendritiques [2]. Un trafic
cellulaire important semble avoir lieu dans l’endomètre humain en
fenêtre implantatoire. Enfin, l’implantation et la gestation
humaine se distinguent des autres espèces par la notion essentielle
d’invasion trophoblastique par intrusion, avec un envahissement des
artères spiralées allant jusqu’au remplacement des cellules
endothéliales par des cellules du cytotrophoblaste extravilleux
[3].
L’enjeu de l’implantation et de la gestation n’est pas
simplement le non-rejet du fœtus, il est d’établir une dynamique
aboutissant à la nutrition du fœtus tout en assurant sa
défense.
L’environnement dans lequel se feront la fécondation puis
l’implantation est essentiel. Ainsi, il apparaît que le liquide
folliculaire, premier représentant de l’environnement maternel, est
primordial pour une gestation effective.
Le granulocyte-colony stimulating facteur folliculaire apparaît
comme un biomarqueur de la compétence ovocytaire à
l’implantation
La qualité ovocytaire est le principal facteur limitant en
reproduction humaine. L’effet de l’âge maternel par une altération
de la réserve ovarienne et d’une augmentation du taux d’aneuploïdie
a été largement documenté comme un facteur d’échec à la fois
d’implantation et de gestation. Nous n’avons néanmoins, à l’heure
actuelle, aucun outil diagnostique (morphologique ou génétique)
attestant de la qualité d’un ovocyte en termes de potentiel
implantatoire.
Dans une étude faite au sein du réseau Embic (acronyme du réseau
européen Embryo Implantation Control), nous avons étudié les
liquides folliculaires individuels tout en établissant une
traçabilité du prélèvement avec la correspondance de l’embryon qui
parviendra à la naissance d’un enfant en cycle naturel contrôlé. On
peut donc par cette méthode établir un lien entre l’expression au
sein de l’environnement ovocytaire et le futur potentiel de vie et
d’implantation de cet ovocyte après fécondation.
Approcher la complexité du liquide folliculaire nous a fait
choisir une exploration par Luminex qui permet simultanément de
détecter 26 protéines par Elisa en multiplex (IL-1beta, IL-1Ra,
IL-2, IL-4, IL-5, IL-6, IL-8, IL-9, IL-10, IL-12, IL-13, IL-15,
IL-17, IFN-alpha, TNF-alpha, G-CSF, GM-CSF, VEGF, PDGF, FGF, IP-10,
MCP-1, RANTES, éotaxine, MIP-1-alpha et MIP-1-beta).
Un seul biomarqueur apparaît comme significativement prédictif
du potentiel implantatoire, le granulocyte-colony stimulating
factor (G-CSF) ou CSF-3 [4].
Le G-CSF est un facteur bien connu des immunologistes, membre de
la famille des colony stimulation factor, c’est un facteur de
croissance hématopoïétique [5]. Son rôle principal est d’influencer
la prolifération, la différentiation et l’activation de certaines
cellules hématopoïétiques [6, 7]. Mais le G-CSF est également
produit par certaines cellules du tractus reproductif, comme les
cellules folliculaires de la granulosa [8], les cellules
endométriales [9], les cellules déciduales et placentaires [10,
11], et différents tissus fœtaux [12] tout comme son récepteur.
Il est intéressant de voir que ce biomarqueur de compétence
ovocytaire avant l’ovulation est décrit dix jours plus tard, donc
au moment de l’implantation proprement dite, comme augmentant dans
le sérum en cas de grossesse en cycle naturel [13] et stimulé après
FIV/ICSI [14]. Le site de sécrétion cette fois est
endométrial, décidual puis placentaire [9, 10]. On observe donc une
sécrétion en écho, ovarienne initialement, puis utérine
secondairement.
Alors que la compréhension de cette application clinique est
fondamentale, notamment pour avancer en terme thérapeutique, il
apparaît dès à présent que l’évaluation de cette compétence
ovocytaire en clinique courante se pose dans la maladie abortive,
notamment après 35 ans.
Il convient donc dans le cadre de fausse couche d’entendre de
cette remarque et d’intégrer a minima un bilan de réserve ovarienne
(seul outil actuellement disponible en routine). Un compte des
follicules antraux en début de cycle associé à des dosages
hormonaux de base sont un premier prérequis.
Endomètre en fenêtre implantatoire
Rappelons une notion essentielle, un embryon humain est tellement
invasif, agressif qu’il s’implanterait n’importe où mieux que dans
l’utérus [15]. En effet, l’utérus sur un cycle de 28 jours ne
sera tolérant à l’embryon que sur une fenêtre de quatre jours. En
dehors de cette période, l’endomètre est remarquable par sa
capacité de défense, et cela, de manière largement innée, comme la
plupart des muqueuses. Nous avons travaillé donc sur les
déterminants de la réceptivité utérine avec des femmes fertiles.
La compréhension des clés diagnostiques concernant la
réceptivité utérine et plus largement le processus implantatoire ne
peut se faire sans prendre en compte les acteurs et les
particularités de l’immunité innée. L’endomètre, sa complexité
cellulaire, les particularités uniques de l’antigénémie
embryonnaire font de l’implantation un phénomène unique du
vivant.
Le concept de tolérance maternofœtale est en fait un dialogue
maternofœtal qui s’instaure dès les premiers moments de la vie,
l’embryon étant au centre d’une « mer de cytokines ».
L’implantation et la gestation se traduisent par un dialogue
intense. L’endomètre est transformé en « autoroute » lors de la
fenêtre implantatoire, les cellules immunitaires voyagent. Alors
que les cellules classiques de l’immunité à médiation humorale
(principalement les lymphocytes B) semblent fuir l’endomètre au
moment de la fécondation, d’autres cellules immunitaires
appartenant préférentiellement à l’immunité innée affluent [16].
Les nouveaux arrivants sont principalement des cellules uNK,
particulières de la déciduale (CD16–, CD56+), des cellules
T-régulatrices sous l’influx du liquide séminal et des cellules
dendritiques.
Ces cellules, en état d’hyperactivation (par un déséquilibre de
leur environnement), sont toxiques aussi bien pour l’embryon que
pour le placenta, c’est le classique effet Th1 [17]. Mais il faut
aussi entendre que si l’environnement est favorable, leur rôle
physiologique est constructif et nécessaire. Les cytokines
témoignent de cet environnement et seront à l’origine d’un dialogue
continuel entre conceptus (embryon et placenta) et système
immunologique maternel [18].
Nous avons corrélé, de manière claire, par PCR quantitative
l’expression des transcrits de l’interleukine-15 avec le flux
vasculaire subendométrial. Cette cytokine est impliquée dans le
recrutement et la maturation des cellules uNK déciduales.
Les événements immunologiques ont donc une traduction clinique
que l’on peut aborder, de manière non invasive, l’équilibre local
[19].
Le premier enjeu est la construction de la matrice nourricière,
le placenta et donc les artères spiralées qui devront
obligatoirement être envahies.
La première traduction clinique de la réceptivité
utérine est la trophicité et l’angiogenèse locale
en fenêtre implantatoire
On peut aborder cette réceptivité utérine dans la maladie abortive
de manière non invasive par une échographie 3-D avec une analyse de
la vascularisation endométriale (sub-endometrial vascular flow
index) (figure
1). La documentation locale au-delà d’une échographie
standard de dépistage peut s’avérer informative et orienter la
prise en charge.
Le volume endométrial est important en phase lutéale moyenne. En
effet, il apparaît comme un indice plus sensible de la trophicité
endométriale que l’épaisseur endométriale classiquement évaluée en
deux dimensions et permet de prendre en compte la grandeur de la
cavité utérine en compte [20, 21]. Les publications actuelles
donnent un cut-off de volume entre 2 et 2,5 mL. Cette
information est particulièrement importante dans le contexte des
fausses couches à répétition, car il s’agit de patientes
susceptibles d’avoir eu des curetages répétés, et donc un facteur
de risque de muqueuse fine. Or, un endomètre fin (initialement ou
après les curetages répétés) pose un problème et est un facteur de
fausse couche à part entière [22, 23]. Il convient donc de la
détecter dans l’orientation diagnostique globale.
La conduite à tenir devant un endomètre fin ne fait pas l’objet
d’un consensus pour l’instant. Plusieurs auteurs rapportent un
bénéfice de l’association de vitamine E-pentoxifylline [24, 25].
Mais aucune étude randomisée n’a été effectuée [26]. L’aspirine est
également en débat dans ce contexte.
L’angiogenèse en fenêtre implantatoire informe sur l’état de
réceptivité utérine. Les explorations en dehors de cette
période ne s’appuient pas sur une rationalité physiologique et ne
semblent pas être prédictives en termes d’implantation sur de large
effectif, notamment lors d’évaluation lors de la ponction d’ovocyte
ou le transfert d’embryon [27].
La réaction vasculaire locale nous renseigne sur l’état du
trafic immunologique local en fenêtre implantatoire, et, comme tout
équilibre, une absence comme un excès de vascularisation témoignent
d’une inadaptation des conditions de base à une bonne
gestation.
Plus largement, la compréhension de cet équilibre subtil doit
être un des éléments de base chez des patientes présentant une
maladie abortive. Brièvement, la cellule uNK va devenir le pivot
cellulaire du processus implantatoire. Le site d’implantation
est infiltré par un très grand nombre d’uNK qui arrivent en fenêtre
implantatoire au niveau de l’endomètre et vont conditionner toute
l’angiogenèse placentaire et la réaction locale d’immunotrophisme
aboutissant à la croissance du conceptus [28].
L’analyse des transcrits endométriaux par microarray
révèle des dérégulations majeures préconceptionnelles
Pour évaluer de manière globale les dysfonctionnements
préconceptionnels chez des patientes présentant des fausses couches
à répétition, nous avons effectué un microarray endométrial prélevé
en fenêtre de réceptivité utérine (49 000 transcrits) chez des
femmes fertiles, en échec d’implantation, et présentant des fausses
couches à répétition, et dont le bilan général était négatif.
Il apparaît qu’en préconceptionnel, les femmes souffrant d’une
maladie abortive présentent une dysrégulation de milliers de gènes,
dysrégulations différentes de celles en échec d’implantation (figure 2). Cette
étude met notamment en lumière de multiples dysrégulations
immunologiques et vasculaires avant même que la conception n’ait eu
lieu. La figure
3 est un exemple de nombreux pathways dysrégulés propres à
la maladie abortive. Une telle approche illustre le chemin à
parcourir. On pourrait en effet concevoir dans un avenir proche un
diagnostic personnalisé des dysrégulations ciblées au plan
endométrial. En fonction de celles-ci, une orientation
thérapeutique s’imposerait et serait préventivement administrée.
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