La fécondation in vitro (FIV) est une technique de procréation médicalement assistée (PMA) qui offre une solution pour de nombreux couples confrontés à des problèmes de fertilité. Elle consiste à réaliser la fécondation d'un ovocyte par un spermatozoïde dans un environnement de laboratoire, en dehors du corps de la femme. Cet article explore en détail la définition de la FIV, sa procédure, ses applications et les avancées récentes dans ce domaine.
Définition de la Fécondation In Vitro
La fécondation in vitro (FIV) est la mise en contact de gamètes femelles, les ovocytes, et de gamètes mâles, les spermatozoïdes. Cette mise en contact s'effectue dans un milieu artificiel en laboratoire, en dehors de l’oviducte de la jument. Il s'agit d'une technique de PMA où la fécondation d'un ovocyte par un spermatozoïde se produit "in vitro", c'est-à-dire en laboratoire, avant que l'embryon résultant ne soit transféré dans l'utérus de la femme.
Procédure de la Fécondation In Vitro
La procédure de FIV implique plusieurs étapes clés, allant de la stimulation ovarienne à l'implantation de l'embryon.
Stimulation Ovarienne
L’objectif de la stimulation, un traitement hormonal administré par injection, est d’une part d’obtenir le développement simultané de plusieurs follicules et d’autre part de pouvoir prélever des ovocytes avant l’ovulation. La réponse au traitement de stimulation ovarienne est évaluée par des échographies pelviennes par voie vaginale, associées à des dosages hormonaux. Ce traitement est surveillé de façon adaptée par des échographies et des dosages hormonaux.
Ponction Folliculaire
Lorsque les follicules seront matures, le déclenchement de l’ovulation est programmé. D’un côté, à la suite du traitement, votre médecin réalise une ponction ovocytaire, c’est-à-dire un prélèvement des ovules arrivés à maturation. Elle est réalisée par voie vaginale sous contrôle échographique, et sous anesthésie ou analgésie. Tous les follicules sont ponctionnés. Après la ponction, les liquides folliculaires contenant les ovocytes (ou ovules) sont transmis au laboratoire. Pour cela, une intervention chirurgicale est nécessaire. Cette opération est réalisée par guidage échographique par voie vaginale (sous anesthésie locale ou générale).
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Préparation du Sperme
Le recueil du sperme par masturbation a lieu au laboratoire. Le sperme est ensuite préparé sur place le jour de la ponction ovarienne. Dans des situations particulières, des spermatozoïdes préalablement congelés seront utilisés.
Pour réaliser une fécondation in vitro, il faut donc avoir des spermatozoïdes capacités. Le sperme collecté sur un étalon à l’aide d’un vagin artificiel n’est pas capacité, il doit donc subir un traitement de capacitation in vitro.
Fécondation In Vitro au Laboratoire
Après le recueil et la préparation, les spermatozoïdes sont simplement déposés au contact des ovocytes dans une boîte de culture contenant un milieu liquide nutritif et placée dans un incubateur à 37° C. En pratique, chaque ovocyte recueilli par ponction transvaginale après induction de l’ovulation est mis en présence de quelques centaines de milliers de spermatozoïdes au sein d’un milieu de culture approprié, puis placé dans une étuve à CO2. Les spermatozoïdes mobiles viennent spontanément, sans aide extérieure, au contact de l’ovocyte. Un seul spermatozoïde fécondera celui-ci.
Lors de la fécondation in vitro, les gamètes femelles, les ovocytes et les gamètes mâles, les spermatozoïdes, sont mis en contact dans un milieu favorisant leur interaction (milieu de culture commercial additionné d’hormones, de sérum, de sucres et/ou d’albumine). Puis ce milieu est placé dans un incubateur permettant un environnement adapté à la culture cellulaire : 5% de CO2 dans l’air, 38,5°C, 100% d’humidité.
Dans certaines situations, la technique de la FIV peut être associée à l’ICSI : un seul spermatozoïde est directement injecté dans l’ovocyte. Dans les formes extrêmes d’altération du sperme, la fécondation s’obtient par micro-injection d’un spermatozoïde à l’intérieur du cytoplasme de l’ovocyte. En cas d’azoospermie, le spermatozoïde est prélevé dans l’épididyme ou les tubes séminifères du testicule et même une spermatide peut alors être efficacement micro-injectée dans l’ovocyte.
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Culture Embryonnaire
Après quelques heures de co-incubation avec les spermatozoïdes, les ovocytes sont fécondés. Le lendemain de la ponction, les ovocytes fécondés (ou zygotes) sont identifiables par la présence de 2 noyaux, appelés pronucleï : l’un provient de l’ovocyte, l’autre du spermatozoïde. Tous les ovocytes ne sont pas forcément fécondés. Les zygotes deviennent des embryons de deux à quatre cellules en 24 heures, puis de six à huit cellules 24 heures plus tard.
Les embryons obtenus peuvent être transférés immédiatement dans l’oviducte d’une jument receveuse par chirurgie ou cultivés in vitro dans un milieu adapté au développement des embryons pendant quelques jours puis transférés dans l’utérus d’une jument receveuse.
Transfert Embryonnaire
Une fois ce laps de temps écoulé, le médecin procède au transfert d'embryon dans l’utérus. Dans la majorité des cas, les embryons sont transférés deux à trois jours après la ponction dans l’utérus. Le transfert embryonnaire est un geste simple et indolore qui est parfois pratiqué sous contrôle échographique. Il est réalisé au moyen d’un cathéter fin et souple introduit par voie vaginale dans l’utérus, la patiente étant allongée en position gynécologique. L’embryon est déposé à l’intérieur de l’utérus.
Congélation des Embryons Surnuméraires
Le nombre d’embryons obtenus peut être supérieur au nombre d’embryons transférés. Dans ce cas, les embryons non transférés dits « surnuméraires » et qui présentent des critères de développement satisfaisants peuvent être congelés. Ces embryons, après décongélation, pourront être placés dans l’utérus.
Test de Grossesse
Après le transfert d’embryon, il vous sera indiqué à quelle date procéder au test de grossesse : 14 jours après la fécondation in vitro, donc 14 jours après la date de la ponction. Le premier test de grossesse est réalisé environ quinze jours après l’insémination ou la ponction.
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Applications de la Fécondation In Vitro
La technique de fécondation in vitro permet la production d’embryons in vitro et présente plusieurs avantages principaux. En raison de ces avantages, la technique de FIV offre plusieurs applications pratiques.
Résoudre les Problèmes de Fertilité
Initialement destinée aux stérilités féminines par obstruction tubaire, cette technique s’applique maintenant aussi aux stérilités à trompes perméables, l’endométriose par exemple, aux stérilités idiopathiques et aux stérilités masculines par oligo-asthéno-tératospermie.
Infertilité Féminine: La FIV est souvent utilisée lorsque les trompes de Fallope sont bloquées ou endommagées, empêchant la fécondation naturelle. Elle est également appropriée pour les femmes souffrant d'endométriose, de problèmes d'ovulation ou d'autres troubles de la fertilité.
Infertilité Masculine: Pour les hommes ayant une faible numération de spermatozoïdes, une mobilité réduite ou d'autres anomalies, la FIV avec injection intracytoplasmique de spermatozoïdes (ICSI) peut être utilisée pour injecter directement un spermatozoïde dans l'ovocyte.
Infertilité Inexpliquée: Dans certains cas, la cause de l'infertilité ne peut être déterminée. La FIV peut être une option pour ces couples.
Faire Reproduire des Animaux de Haute Valeur Génétique Ayant une Mauvaise Fertilité
Lorsque les reproducteurs ont une grande valeur génétique mais sont peu ou pas fertiles, la production d’un embryon nécessite des techniques de procréation assistée, et notamment la fécondation in vitro.
Pour des juments présentant des problèmes d’ovulation (lutéinisation du follicule préovulatoire avant l’ovulation par exemple), des problèmes au niveau de l’oviducte (remontée des spermatozoïdes, transport de l’ovocyte ou de l’embryon altérés) ou de l’utérus (transport, survie ou implantation de l’embryon altérés), il est possible de collecter des ovocytes dans l’ovaire et de réaliser une FIV.
Pour des étalons ayant un sperme peu concentré, riche en spermatozoïdes anormaux, ou des spermatozoïdes ayant une faible mobilité qui altère leur remontée dans le tractus femelle, il est possible de collecter le sperme, de le concentrer et de réaliser une FIV. Les embryons obtenus peuvent ensuite être transférés dans une jument receveuse par transfert d'embryon.
Mieux Gérer la Carrière Sportive des Reproducteurs
La gestion raisonnée de la carrière sportive du cheval laisse parfois peu ou pas de temps pour la reproduction. Une jument qui pourrait produire sur un cycle de reproduction plusieurs embryons transférés dans des juments receveuses ou congelés dans l’attente d’un transfert, serait ensuite disponible pour une carrière sportive.
La production de plusieurs embryons sur un cycle n’est pas envisageable par l’administration d’un traitement de superovulation, car les techniques de superovulation disponibles en élevage sont peu efficaces et le nombre d’embryons collectés reste limité. De plus, il n’est pas possible de collecter des jeunes embryons, puisque les embryons équins ne descendent dans l’utérus que vers 6,5 jours, et la plupart de ces embryons ont atteint un stade où leur taux de survie après congélation classique est faible. Par contre, la production de plusieurs jeunes embryons sur un cycle est envisageable par collecte de plusieurs ovocytes immatures par ponction folliculaire, maturation in vitro, fécondation in vitro et culture in vitro des embryons.
Sauvegarder des Espèces Menacées et Maintenir la Biodiversité
La plupart des équidés sauvages sont actuellement menacés de disparition. C'est le cas par exemple du zèbre de Grevy ou de l’âne sauvage d’Asie. De plus, plusieurs races d’équidés domestiques sont en voie d’extinction, avec moins de 100 femelles en activité en 2013. C’est le cas par exemple pour le poney Landais, l’âne Bourbonnais, l’âne de Provence, le Grand Noir du Berry, l’âne Normand, etc. La fécondation in vitro est un outil pour la préservation de la biodiversité des équidés, via d’une part la préservation du patrimoine génétique existant et d’autre part la sauvegarde des races en voie d’extinction.
La préservation du patrimoine génétique existant nécessite la préservation de la lignée mâle par congélation du sperme et la préservation de la lignée femelle par congélation des ovocytes et/ou des embryons. Dans l’espèce équine, la préservation de la lignée femelle n’est pas encore totalement maîtrisée. Dans l’espèce asine, ni la préservation de la lignée mâle, ni celle de la lignée femelle ne sont maîtrisées.
La production d’embryons in vitro permet d’obtenir de jeunes embryons qui ont un meilleur taux de survie après congélation par les techniques classiques que les embryons de grande taille collectés in vivo dans l’utérus à partir de 6,5 jours post-ovulation. D’autre part, la sauvegarde des races en cours d’extinction nécessite la production de nombreux embryons à partir des animaux restants. Si le nombre de femelles est limité, il est alors urgent de produire un grand nombre d’embryons dans un temps court. Les traitements de superovulation étant peu efficaces, la production de plusieurs embryons sur un cycle est envisageable par collecte de plusieurs ovocytes immatures par ponction folliculaire, maturation puis fécondation in vitro et culture in vitro des embryons. Les embryons peuvent ensuite être transférés dans une femelle receveuse d’une race proche ou congelés dans l’attente d’un transfert.
Tester la Qualité des Gamètes
De plus, la FIV est un excellent outil pour tester la qualité des gamètes. En effet, la qualité du sperme d’un étalon est estimée actuellement par des mesures de concentration, de mobilité et de pourcentage de spermatozoïdes anormaux. Cependant, les tests actuellement disponibles sont peu corrélés à la fertilité de l’étalon. Le meilleur critère de qualité du sperme est l’aptitude des spermatozoïdes à féconder un ovocyte. La FIV permet de mesurer le pourcentage d’ovocytes fécondés pour un éjaculat donné, soit en sperme frais, soit après congélation du sperme. C’est un critère supplémentaire pour l’évaluation du sperme d’un étalon ou l’évaluation d’une technique de conservation du sperme. La fécondation in vitro peut aussi permettre de tester la qualité des ovocytes d’une jument infertile malgré des ovulations normales.
Produire des Embryons pour la Recherche Appliquée
La FIV permet de fournir les embryons nécessaires pour la recherche appliquée. En effet, les pertes embryonnaires précoces sont une cause importante d’infertilité. Elles sont dues en partie à des anomalies de fécondation et/ou de développement précoce au niveau de l’oviducte. Ces étapes étant peu accessibles in vivo, la production d’embryons par FIV permet d’étudier in vitro la fécondation et le développement embryonnaire pour identifier les périodes critiques et les causes d’arrêt du développement. De plus, la mise au point des techniques de congélation/vitrification des embryons équins est limitée par le faible nombre d’embryons disponibles pour les études. La fécondation in vitro permet d’augmenter le nombre d’embryons pour les expérimentations et d’accélérer l’avancée de la recherche.
Diagnostic Génétique Préimplantatoire (DPI)
Le DPI est une technique qui permet de dépister des anomalies génétiques dans les embryons avant leur transfert dans l'utérus. Il est souvent utilisé par les couples ayant des antécédents de maladies génétiques.
Avancées Récentes et Perspectives
Amélioration des Techniques de Fécondation
Depuis 2011, l'équipe de l'INRA de Nouzilly et ses collaborateurs développe une technique de FIV qui permet d’atteindre 64% d’ovocytes fécondés en moyenne, la plupart étant au stade embryon à 1 cellule. Les ovocytes immatures collectés sont soumis à une maturation in vitro puis une incubation en présence de fluide d’oviducte. Du sperme frais collecté qui est traité à la procaïne. Après FIV, 64% d’ovocytes fécondés sont obtenus en moyenne. Après 48 heures de culture, la plupart des embryons sont au stade 1 cellule contenant 2 pronoyaux : un pronoyau femelle contenant l'ADN de l’ovocyte et un pronoyau mâle contenant l'ADN du spermatozoïde.
Optimisation de la Culture Embryonnaire
La recherche continue d'améliorer les milieux de culture et les conditions d'incubation pour favoriser le développement optimal des embryons avant le transfert.
Préservation de la Fertilité
La congélation des ovocytes est devenue une option courante pour les femmes souhaitant préserver leur fertilité, que ce soit pour des raisons médicales ou personnelles.
Impact sur la Santé des Enfants Conçus par FIV
Des études sont en cours pour évaluer l'impact à long terme de la FIV sur la santé des enfants conçus par cette technique. On observe généralement un taux légèrement plus élevé de poids de naissance inférieur à la normale et de naissances prématurées chez les enfants conçus par FIV. Aucune anomalie particulière des enfants n’a jusqu’ici été rapportée après ce mode de fécondation.
Risques et Effets Secondaires
Comme toute procédure médicale, la FIV comporte des risques et des effets secondaires potentiels.
- Grossesses Multiples: L'implantation de plusieurs embryons augmente le risque de grossesses multiples, ce qui peut entraîner des complications pour la mère et les bébés. Des grossesses multiples sont fréquentes, liées à l'implantation de plusieurs embryons, destinée à augmenter les chances de succès. De plus, les cas de prématurité, source de divers handicaps impensables a priori par le couple, seraient nombreux.
- Syndrome d'Hyperstimulation Ovarienne (SHO): Ce syndrome peut survenir en raison de la stimulation ovarienne et provoquer un gonflement des ovaires, des douleurs abdominales et d'autres symptômes. Le plus souvent, l’hyperstimulation se manifeste par une augmentation de la taille des ovaires, une gêne ou des douleurs abdominales, des nausées, des vomissements, une diarrhée. Exceptionnellement, l’hyperstimulation ovarienne peut avoir des conséquences sévères (formation de caillots sanguins).
- Complications liées à la ponction ovarienne: Comme tout geste chirurgical, la ponction ovarienne comporte un faible risque de saignement, d'infection ou de lésion des organes voisins.
- Risque de grossesses ectopiques ou grossesses extra-utérines).
- Des effets indésirables peuvent survenir en cours de traitement.
Interruption du Processus
Il peut arriver que le processus soit interrompu pour diverses raisons (non-réponse des ovaires à la stimulation, maturité des ovocytes (ou ovules), caractéristiques du sperme, potentiel évolutif des embryons.
Suivi de la Grossesse
Une première échographie est faite environ un mois après l’insémination ou le transfert. De légers saignements peuvent survenir au cours des premiers mois de grossesse. Contactez aussitôt votre médecin même si cela ne signifie pas systématiquement un arrêt de la grossesse. Un suivi spécifique peut parfois être instauré. Sachez que pour votre projet d’enfant, il est préférable de ne pas trop attendre pour programmer le transfert des embryons. C’est pourquoi, il est important de lui communiquer la technique de conception par assistance médicale à la procréation.
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