Introduction
L'ovogenèse, le processus de formation des gamètes femelles, est un mécanisme complexe et fascinant. Au cœur de ce processus se trouve l'ovocyte, une cellule destinée à devenir un ovule fécondable. Un élément crucial de l'ovogenèse est la formation des globules polaires, de petites cellules haploïdes résultant de la méiose inégale de l'ovocyte. Bien que longtemps considérés comme de simples sous-produits de la division cellulaire, les globules polaires suscitent un intérêt croissant en raison de leur potentiel dans l'analyse de la qualité ovocytaire et des implications plus larges en matière de chimérisme.
Formation et Évolution des Globules Polaires
La formation des globules polaires est un événement caractéristique de l'ovogenèse, le processus par lequel les cellules germinales femelles (ovogonies) se différencient et mûrissent en ovules. Au cours de l'ovogenèse, des divisions cellulaires méiotiques se produisent, donnant naissance aux globules polaires.
Les globules polaires se forment lors de la division de maturation ou de réduction (méiose de l'ovogenèse) et adhèrent à l'ovocyte (futur ovule). Le premier globule polaire se forme avec l'ovocyte II de l'ovocyte I, en raison de la division I de la méiose. Afin de permettre une ségrégation homologue, il est nécessaire qu'à la fin de la télophase I deux noyaux haploïdes se forment. Mais, comme pour chaque oogenèse, elle est uniquement destinée à produire une cellule viable avec des réserves de nutriments, alors une cytokinèse inégale interviendra à la fin de la division I de la méiose, créant ainsi une grande cellule avec pratiquement tout le cytoplasme de l'ovocyte I, l'ovocyte II (ovocyte secondaire) et une petite cellule ne contenant pratiquement que le noyau, le 1er globule polaire.
Pour compléter la méiose, il est nécessaire que l'anaphase II survienne toujours et la séparation des chromatides qui en résulte, car au début de la division de la méiose II, les chromosomes ont encore deux chromatides. À la fin de la télophase II, deux noyaux haploïdes supplémentaires se forment à l'intérieur de l'ovocyte II. Mais encore une fois, comme une seule cellule viable est destinée à chaque oogenèse, une cytokinèse inégale se reproduira à la fin de la méiose II, donnant naissance à une grande cellule avec pratiquement tout le cytoplasme de l'ovocyte II, l'ovule, et une petite cellule ne contenant pratiquement que le noyau, le second globule polaire.
Cependant, dans le cas des humains et de la plupart des mammifères, l'ovocyte II arrête la division de la méiose II en métaphase II, suivie de l'ovulation, laissant ainsi la fin de la méiose et, par conséquent, elle ne finit pas la phase de maturation de l'ovogenèse dépendante du "stimulus" de fécondation. Si l'ovocyte II en métaphase II est fécondé par un spermatozoïde, la division II est terminée, à la fin de laquelle la cytokinèse inégale se reproduit, donnant naissance à l'ovule et au 2ème globule polaire.
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Les globules polaires sont collés à la zone pellucide lors du stade à deux cellules de segmentation d'un embryon de mammifère. Ils commencent à se dégrader au stade à 4 cellules. Au stade à 8 cellules, ils sont détruits. Aux deux stades morula, ils sont inexistants. Les deux globules polaires dégénèrent à la fin de l'ovogenèse, car leur fonction a été remplie.
Rôle dans l'Assistance Médicale à la Procréation (AMP)
Les globules polaires sont utilisés en insémination artificielle (FIV) comme matériau pour analyser la qualité potentielle d'un ovule. Ces corps polaires sont des cellules qui se forment pendant la phase de maturation de l'ovogenèse chez les mammifères, pour permettre la réduction des caractéristiques chromosomiques de la méiose.
L'analyse du globule polaire, réalisée dans le cadre du diagnostic préimplantatoire (DPI), offre une alternative à l'analyse directe de l'embryon. Cette approche permet d'évaluer la constitution génétique de l'ovocyte sans compromettre le développement embryonnaire.
Implications du Chimérisme
Le chimérisme, la présence de deux populations cellulaires génétiquement distinctes au sein d'un même organisme, est un phénomène rare mais fascinant qui peut avoir des implications significatives en médecine et en génétique. Plusieurs cas de chimérisme ont été rapportés, mettant en évidence la complexité de la détermination de la filiation génétique et les défis posés aux tests de paternité traditionnels.
Cas de Chimérisme Tétragamétique
Le premier cas médiatisé remonte à 2002 à Boston. Une femme de 52 ans, Karen Keegan, est atteinte de glomérulonéphrite focale sclérosante, responsable d’une insuffisance rénale. Or voilà que les tests concluent que cette femme ne peut pas être la mère biologique de deux de ses trois enfants. Ils possèdent un allèle HLA provenant de leur père mais l’autre ne peut pas venir de leur mère. Les médecins du Beth Israel Deaconess Medical Center de Boston, qui suivent depuis longtemps cette patiente, savent qu’elle est la mère de ces trois garçons. C’est alors que les généticiens découvrent la présence d’un groupe tissulaire HLA dans le sang de cette femme (haplotype HLA 1 et 3) et d’un autre groupe HLA (haplotype HLA 2 et 4) dans certains autres tissus. Chimérisme tétragamétique chez une femme XX/XX (porteuse de 2 génomes XX différents). Son père était porteur des haplotypes HLA 1 et 2, alors que sa mère possédait les haplotypes 3 et 4. Le chimérisme de cette patiente, mère de trois enfants, résulte de la fusion précoce de deux embryons XX fécondés séparément, l’un porteur des haplotypes HLA 1 et 3 et l’autre possédant les haplotypes 2 et 4. Yu N, et al. N Engl J Med. Cette patiente est donc le produit d’un chimérisme tétragamétique. Tout s’explique : deux zygotes XX ont été fertilisés chacun de leur côté. L’un était porteur des haplotypes HLA 1 et 3, tandis que l’autre contenait les haplotypes HLA 2 et 4. Après avoir fusionné, il s’est ensuivi un mélange des lignées cellulaires dans plusieurs tissus de l’organisme, à l’exception du tissu sanguin. Cette femme ne présentait donc pas de signe de chimérisme sanguin. Ceci explique l’impossibilité, en se basant uniquement sur l’étude des groupes sanguins, de pouvoir détecter le chimérisme.
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Le second cas rapporté dans la presse américaine concerne une femme, Lydia Fairchild, qui a demandé à bénéficier d’une aide financière pour élever ses trois enfants. L’État de Washington l’accuse de fraude à l’assistance sociale car les tests ADN montrent que ce ne sont pas ses enfants. Mme Fairchild fournit pourtant leurs actes de naissance et tente de prouver qu’elle est leur mère. Elle contacte même l’obstétricien qui les avait mis au monde et qui se déclare prêt à se porter garant du fait qu’ils sont bien les siens. Malgré tout cela, la procédure judiciaire est lancée et ne s’arrête pas. Durant l’enquête, elle est sur le point d’accoucher de son quatrième enfant. Le juge ordonne qu’un témoin assiste à l’accouchement et observe la réalisation de prélèvements sanguins sur la mère et l’enfant, effectués aux fins d’analyse ADN. Malgré la présence de ce témoin, les autorités continuent à penser que Mme Fairchild a pu jouer le rôle de mère porteuse. Ils ne sont toujours pas convaincus que ses enfants sont les siens. En effet, les tests génétiques sont formels : le petit ami de Lydia Fairchild, Monsieur Townsend, est bien le père des enfants, mais Lydia ne peut être leur mère. Les généticiens de Boston vont alors établir que Lydia Fairchild est en réalité bien leur mère et que tous ses enfants sont issus d’un embryon provenant d’une seconde lignée de cellules chimériques qu’elle porte en elle.
Chimérisme et Tests de Paternité
Un autre cas concerne un homme et sa femme qui peinent à concevoir un autre enfant. Ils n’ont jamais reçu de greffe d’organe ni été transfusés. À la naissance, le groupe sanguin du bébé est AB+, ce qui apparaît incompatible avec le fait que le mari est A+ et que sa femme est A-. Le couple contacte la clinique de fertilité, estimant qu’une erreur s’est produite. La clinique lance alors une enquête interne et a conclu que le mari était le seul donneur de sperme d’origine caucasienne ce jour-là. Cherchant des réponses, le couple se procure un test de paternité réalisable à domicile. Ce test PCR sur écouvillon buccal repose sur l’analyse de 15 marqueurs génétiques (STR). Il s’avère que seulement 12 des 15 marqueurs correspondent à ceux des parents. Le couple contacte alors un avocat afin de réaliser un test de paternité, dans un cadre légal cette fois. Un second test, réalisé dans un autre laboratoire que le premier, conclut que 11 marqueurs STR sur les 15 testés correspondent, confirmant ainsi les résultats du test précédent. C’est alors que le couple contacte le généticien Barry Starr à Stanford. D’autres analyses génétiques sont réalisées sur le père et l’enfant. Elles vont montrer que l’ADN de cet homme ne partage qu’environ 25 % d’homologie avec l’ADN de son bébé. Les laborantins collectent l’ADN de plusieurs échantillons provenant du mari : sang, sperme, cheveux, peau et muqueuse buccale. Les tests révèlent la présence de deux lignées cellulaires génétiquement indépendantes dans le sperme du mari. Il s’avère par ailleurs que le génome majoritaire est le seul que les examens ont détecté dans le sang de cet homme. Embryons humains à un stade précoce. Zeiss Microscopy. Cet homme, issu d’un chimérisme tétragamétique, est bien le père biologique de ses deux fils. Cet homme a conçu son deuxième enfant avec un sperme contenant le génome minoritaire, en l’occurrence celui de son jumeau mort in utero. Par conséquent, le père est un parent du second degré de son propre fils. Ce cas hors norme montre que les tests de paternité reposant sur les marqueurs génétiques STR sont parfois insuffisants pour identifier des personnes chimériques dans la mesure où une relation avunculaire (entre oncle et neveu) peut totalement passer inaperçue.
Chimérisme Diagnostiqué en Prénatal
En France, plusieurs cas de diagnostic prénatal de chimère humaine après fécondation in vitro ont été décrits. Il y avait eu un transfert in utero de trois embryons qui avait conduit à une grossesse unique. Une échographie, réalisée à la 17e semaine d’aménorrhée, a montré un retard de croissance intra-utérin sévère. Le couple a alors demandé une interruption de la grossesse à la 19e semaine d’aménorrhée en raison de la sévérité du retard de croissance intra-utérin. L’analyse du liquide amniotique a révélé la présence de deux lignées cellulaires de formules chromosomiques 46,XY et 46,XX. Ce cas correspond donc probablement à une grossesse gémellaire composée de deux embryons, de sexe masculin et féminin, mais dont un seul, le féminin, s’est développé. Pour le dire autrement, la sœur a fusionné in utero avec son frère jumeau, jusqu’à ne faire plus qu’un seul organisme doté de deux lignées cellulaires génétiquement différentes.
En 2011, des gynécologues-obstétriciens du CHU de Grenoble ont rapporté, dans le Journal de Gynécologie Obstétrique et Biologie de la Reproduction, un cas de chimérisme tétragamétique chez une femme de 30 ans présentant une grossesse spontanée gémellaire monochoriale biamniotique (caractérisée par un placenta et deux sacs amniotiques). L’évolution de la jumelle a été favorable. Ce bébé possédait deux lignées cellulaires sanguines, en l’occurrence une double population de globules rouges (pour les systèmes Rhésus et Kell). Les analyses ont par la suite montré que le chimérisme était limité aux seules cellules sanguines. On parle alors de chimérisme hématopoïétique. Lors d’une grossesse gémellaire monochoriale, les jumeaux peuvent échanger leur sang via leur placenta commun. Il est possible que l’immaturité immunitaire fœtale ait permis à des cellules souches sanguines du jumeau masculin mort in utero de se fixer précocement dans la moelle osseuse du jumeau féminin survivant. Elles y ont ensuite proliféré. À l’âge de trois ans, la formule chromosomique et le groupe sanguin étaient toujours les mêmes que ceux retrouvés au 16e jour de vie. Le premier cas de chimérisme confiné aux cellules sanguines a été rapporté en 1953 chez une femme qui possédait deux groupes sanguins, A et O.
La procréation médicalement assistée joue probablement un rôle favorisant la survenue de nouveaux cas de chimérisme. En effet, la fécondation in vitro augmente les chances d’obtenir une grossesse gémellaire et donc la probabilité que deux embryons entrant en contact étroit puissent fusionner avant même d’être implantés.
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Le Chimérisme dans la Culture Populaire
Le chimérisme est un thème qui a également retenu l’attention des scénaristes de séries télévisées, comme dans l’épisode 23 de la 4e saison des Experts (CSI: Crime Scene Investigation), diffusé aux États-Unis en mai 2004. Dans cet épisode, une femme est violée par un individu qu’elle identifie plus tard lors d’une séance d’identification. Celui-ci est soumis à un test ADN, mais l’échantillon ne correspond pas. L’homme est finalement relâché, malgré les objections de la victime qui affirme l’avoir formellement reconnu. On découvrira plus tard que le violeur est une chimère et que le sperme découvert sur la scène de crime est celui de son jumeau mort in utero. Dans Dr House (saison 3, épisode 2), l’équipe médicale résout le cas d’un jeune enfant, produit d’une fécondation in vitro, qui s’avère être une chimère. Dans Grey’s Anatomy, un épisode relate le cas d’une adolescente hermaphrodite.
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