La fécondation, étape cruciale de la reproduction assistée, résulte d'une interaction complexe entre l'ovocyte et le spermatozoïde. Une cascade d'événements peut être perturbée à chaque étape, entraînant des échecs de fécondation. Cet article explore les facteurs qui influencent le taux de fécondation en FIV (fécondation in vitro) et en ICSI (injection intracytoplasmique de spermatozoïdes), en particulier dans le contexte d'un nombre limité d'ovocytes (6 ovocytes sur 10).
Les mécanismes de la fécondation
La fécondation est un processus complexe qui implique plusieurs étapes :
- Pénétration des spermatozoïdes dans le cumulus oophorus
- Réaction acrosomique du spermatozoïde
- Liaison et pénétration de la zone pellucide de l'ovocyte
- Formation des pronoyaux mâle et femelle
Des anomalies à l'une de ces étapes peuvent entraîner un échec de fécondation.
Échec total de fécondation en FIV/ICSI
L'absence totale de fécondation peut survenir après une FIV conventionnelle ou une ICSI. Elle peut être inexpliquée, lorsque l'aspect des ovocytes et les caractéristiques du spermogramme sont normaux, ou liée à des anomalies gamétiques. Dans notre programme de FIV/ICSI, l'échec total de fécondation survient dans environ 4 % des cycles. Ce taux global dépend de la politique du centre concernant le choix des techniques en fonction de l'indication et de la qualité du sperme, FIV ou ICSI, voire 1/2 FIV/ 1/2 ICSI. Il est également fonction du nombre d'ovocytes, le taux d'échecs complets de fécondation étant plus fréquent lorsque 3 ovocytes sont recueillis . Il faut noter que l'absence de transfert est aussi souvent du à une mauvaise qualité embryonnaire qu'à un échec de fécondation car il survient dans environ 10 % des cas dans notre centre.
Dans le cadre d'une étude rétrospective sur les paramètres cliniques et biologiques en FIV des couples présentant une stérilité inexpliquée, nous avons observé 6 couples /96 (6 %) qui présentaient un échec complet de fécondation après FIV conventionnelle alors que l'aspect des gamètes était normal. Quatre d'entre eux ont abandonné après cette première tentative. Un couple a eu ensuite 2 ICSI et un taux de fécondation normal. Nous avons proposé à l'autre de faire FIV et ICSI sur la tentative suivante. Ainsi, les 6 ovocytes microinjectés ont tous été fécondés et sur les 3 ovocytes inséminés, un a été fécondé. L'échec de fécondation en FIV conventionnelle est donc rare dans les stérilités inexpliquées. L'obtention de fécondation après ICSI met en évidence soit des anomalies spermatiques (bien que le spermogramme soit normal) soit des anomalies de la liaison spermatozoïdes-ovocytes. Enfin, bien que le recours à l'ICSI soit maintenant quasi systématique en cas d'échec de FIV, il ne faut pas oublier que dans environ la moitié des cycles, des fécondations sont obtenues à la deuxième FIV après un échec complet de fécondation à la première.
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Facteurs liés à l'ovocyte
La qualité de l'ovocyte est un facteur déterminant du succès de la fécondation. Plusieurs aspects peuvent être évalués :
- Morphologie ovocytaire : L'évaluation morphologique est la méthode la plus simple pour apprécier la qualité ovocytaire. Un ovocyte idéal présente un cytoplasme clair, homogène et réfringent, un espace périvitellin réduit, une zone pellucide claire d'environ 15 μm d'épaisseur et un globule polaire intact, rond ou légèrement ovale. Des anomalies de taille, de forme ou de structure, telles que des inclusions cytoplasmiques, des granulations ou des vacuoles, peuvent indiquer une dysmorphie ovocytaire. Dans notre étude, deux types d'ovocytes avaient un taux de fécondation significativement diminué : ceux ayant un espace périvitellin augmenté- ce qui évoque un début de dégénérescence ovocytaire- et ceux présentant des anomalies multiples. Aucune dysmorphie - a part l'atrésie- n'était associée à un échec complet de fécondation. L'administration de GH (growth hormone) lors d'un cycle de FIV à des patientes ayant eu précédemment au moins 50 % d'ovocytes dysmorphiques présentant 2 anomalies a amélioré le taux de grossesse sans aucune incidence sur le taux de fécondation (Hazout et al, 2002 ou 2003).
- Maturation cytoplasmique : Au cours de la maturation finale de l'ovocyte, des modifications morphologiques, métaboliques et des changements dans l'expression des gènes préparent ce que l'on appelle communément la maturation cytoplasmique. Une biogenèse des mitochondries et une réplication de l'ADN mitochondrial permettent, via les phosphorylations oxydatives de fournir de l'ATP à l'ovocyte. Reynier et al (2001) ont comparé plusieurs groupes d'ovocytes provenant d'échecs de fécondation pour évaluer leur contenu en ADN mitochondrial (ADN mt). Ainsi, le nombre moyen de copies d'ADN mt par ovocyte est de 193 000 ± 122 000 (sur 113 ovocytes analysés) avec une grande variabilité (20 000 à 598 000) même au sein d'une même cohorte. Cette variabilité a été observée par tous les auteurs. Les ovocytes non fécondés provenant d'une insémination avec un sperme déficient contenaient plus d'ADN mt (255 000 ± 110 000) que ceux provenant d'une insémination avec un sperme normal (152 000 ± 90 000, p< 0.0001). Qui plus est, en comparant les ovocytes non fécondés provenant d'une cohorte avec échec complet de fécondation avec ceux d'une cohorte ayant un taux de fécondation normal, le nombre de copies d'ADN mt est là encore différent (152 000 ± 90 000 vs 209 000 ± 122 000, p<0.02). C'est d'ailleurs d'une cohorte d'échec complet de fécondation que provenaient 6 des 7 ovocytes ayant moins de 50 000 copies d'ADN mt. Cette étude montre donc que la quantité d'ADN mt joue un rôle dans la fécondabilité des ovocytes. Ces différences dans la biogenèse mitochondriale reflètent vraisemblablement des variations dans le degré de maturation cytoplasmique. C'est la raison pour laquelle certains ont proposé des dons de cytoplasme, c'est-à-dire la microinjection d'une faible quantité de cytoplasme (15 μl) provenant d'un ovocyte sain dans un ovocyte supposé déficient. Des grossesses ont été obtenues mais outre les problèmes éthiques qu'elle soulève, cette technique n'a pas fait réellement la preuve de son efficacité (St John, 2002).
- Anomalies de la zone pellucide : La zone pellucide peut présenter des anomalies, telles que le "zona hardening", qui s'exprime par une modification du poids moléculaire des glycoprotéines de la zona.
- Anomalies cytoplasmiques : Un faible nombre de granules corticaux peut également être impliqué dans l'échec de fécondation (Ducibella et coll, 1995).
Facteurs liés aux spermatozoïdes
En FIV conventionnelle, la qualité du sperme est un facteur essentiel. L'examen de base reste le spermogramme, qui donne une indication sur les potentialités fécondantes du sperme, sans pour autant prédire avec exactitude la fécondance d'un sperme donné. Il existe cependant de rares cas tels que l'akinésie totale, ou une tératospermie à 100 % avec par exemple une globozoospermie qui conduisent généralement à un échec total de fécondation. D'autres tests, fonctionnels, ont donc été mis au point : test de pénétration des ovocytes de hamster dépellucidés (tombé en désuétude), analyse du mouvement, tests appréciant la réaction acrosomique, test de fixation à la zone pellucide pour n'en citer que quelques-uns. Même s'ils cernent mieux la fécondance du sperme, aucun ne permet de dire avec certitude qu'un sperme sera fécondant ou non, et ne permet pas de faire l'économie d'une FIV, seul « test » valable. Le dernier en date de ces tests est l'étude de la fragmentation de l'ADN spermatique, qui, comme les autres semble corrélé à la fécondance du sperme (sans pour autant la prédire), mais également à sa capacité à engendrer un embryon viable (Benchaib et coll, 2003).
En ICSI, la fécondance des spermatozoïdes est court-circuitée par la technique elle-même, mais des anomalies de la décondensation de la chromatine peuvent empêcher la formation du pronoyau mâle.
Interaction ovocyte-spermatozoïde
L'interaction ovocyte-spermatozoïde est essentielle pour obtenir une fécondation en FIV conventionnelle. Liu et Baker (2000) ont analysé la liaison des spermatozoïdes à la zone pellucide des ovocytes non fécondés. Ils ont défini 4 groupes d'ovocytes non fécondés en fonction du taux de fécondation de la cohorte : 0 %, 1-25 %, 26-50 %, 51-95 %. Ainsi, dans le groupe avec 0 % de fécondation, 70 % des ovocytes avaient moins de 5 spermatozoïdes fixés sur la zone pellucide alors que ce taux n'était que de 17 % dans le groupe avec 50-95 % de fécondation. L'incubation des ovocytes du 1er groupe avec des spermatozoïdes de donneur permet d'obtenir un taux normal de fixation, montrant que la l'anomalie se situait au niveau spermatique.
Le devenir du noyau mâle en ICSI
Si l'on peut comprendre l'échec de fécondation en FIV conventionnelle, le plus souvent du à l'absence de pénétration du spermatozoïde dans l'ovocyte, il n'en est pas de même pour l'ICSI où le spermatozoïde est injecté directement dans l'ovocyte. L'absence de formation du pronucleus mâle pose le problème de ce qu'est devenu le noyau du spermatozoïde. Pour répondre à cette question depuis de nombreuses années nous réalisons une fixation des ovocytes apparemment non fécondés par la technique de Tarkowski (). Cette technique simple est riche d'informations :
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- Si le spermatozoïde est absent, c'est un échec de la technique elle-même. Il arrive en effet que le spermatozoïde soit expulsé à l'extérieur (dans l'espace périvitellin) lors du retrait de la micropipette.
- Si le noyau du spermatozoïde est intact ou présente des degrés divers de décondensation, l'ovocyte ou le spermatozoïde peuvent être responsables. L'ovocyte s'il présente un déficit en MPGF (male pronucleus growth factor), ou le spermatozoïde s'il présente des anomalies de la décondensation de la chromatine.
- Si le spermatozoïde a formé une PCC (premature chromosome condensation) on voit l'ADN du spermatozoïde sous forme de longues et fines chromatides (Plachot et Crozet, 1992). Dans ce cas, la maturité cytoplasmique de l'ovocyte est mise en cause. Cela a été montré par Calafell et al () chez la souris. En effet, le taux de PCC, nul dans les ovocytes mûrs, était d'autant plus élevé que l'ovocyte était immature. Un taux de PCC répétitivement élevé dans les ovocytes est de mauvais pronostic et doit être expliqué au couple qui doit décider ou non de poursuivre les tentatives.
Comment améliorer le taux de fécondation ?
Plusieurs stratégies peuvent être envisagées pour améliorer le taux de fécondation en cas d'échec :
- ICSI du lendemain : En cas d'échec de FIV, certains ont proposé l'ICSI du lendemain, avec toutefois des résultats peu concluants. En effet, si des fécondations et des développements embryonnaires précoces peuvent ainsi être obtenus, seules quelques rares grossesses ont été rapportées dans la littérature. Kuczynski et al (2002) ont comparé rétrospectivement les résultats de l'ICSI réalisé 24h après la ponction chez 120 couples ayant eu un échec complet de FIV, avec un groupe témoin de 280 couples ayant eu une ICSI en première intention dans la même période. Le taux de fécondation et le pourcentage d'embryons présentant 4 cellules à J2 après ICSI étaient significativement supérieurs dans le groupe témoin (p<0.05). L'aspect morphologique des embryons était identique dans les 2 groupes. Le taux de grossesse du groupe témoin était de 25.3 % alors qu'aucune grossesse n'est survenue dans le groupe ayant eu une ICSI de sauvetage. Les auteurs découragent l'utilisation de cette technique. Le vieillissement de l'ovocyte semble être en cause dans l'incapacité des embryons à s'implanter et à permettre un développement à terme.
- Tout ICSI ou mi-FIV mi-ICSI à la deuxième tentative : La solution de facilité après un échec de FIV est de proposer tout ICSI à la deuxième tentative. Si cette solution est la plus efficace, elle n'est pas la plus satisfaisante puisque l'on sait que des fécondations peuvent être obtenues en FIV après un 1er échec. C'est pourquoi nous avons proposé de partager les ovocytes entre FIV et ICSI si au moins 6 ovocytes étaient recueillis.
- Activation de l'ovocyte : Eldar-Geva et al (2003) ont rapporté le cas d'un couple ayant une stérilité inexpliquée depuis 5 ans et ayant eu plusieurs échecs de fécondation après ICSI. L'activation des ovocytes par le calcium ionophore A 23187 après microinjection a permis d'obtenir un taux raisonnable de fécondation au cours de 3 cycles (4/6, 5/16, 7/20). Deux grossesses ont été obtenues, la première s'est terminée par une FCS du deuxième trimestre à cause d'une anomalie fœtale et la seconde par la naissance de 3 enfants en bonne santé.
Echec total d'ICSI
Dans environ 3 % des cycles d'ICSI, il n'y a aucune fécondation. Cet échec peut s'expliquer par différents facteurs liés à l'ovocyte (ovocytes en faible nombre ou en voie d'atrésie) ou au sperme et tout particulièrement l'akinétospermie (spermatozoïdes immobiles) et la globozoospermie (spermatozoïdes à tête ronde).
Conclusion
Le taux de fécondation en FIV/ICSI est influencé par de nombreux facteurs liés à l'ovocyte, au spermatozoïde et à leur interaction. En cas d'échec de fécondation, il est important d'identifier les causes potentielles et d'adapter la stratégie de prise en charge en conséquence. Avec 6 ovocytes sur 10, une évaluation minutieuse de la qualité ovocytaire et spermatique est essentielle pour optimiser les chances de succès.
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