La fécondation in vitro (FIV) est une technique de procréation médicalement assistée (PMA) qui consiste à mettre en contact des gamètes femelles (ovocytes) et mâles (spermatozoïdes) dans un environnement de laboratoire. Cette méthode offre une solution pour les couples confrontés à des difficultés de conception, en contournant certains obstacles naturels à la fécondation. Depuis la naissance du premier bébé-éprouvette en 1978, la FIV a connu des avancées significatives, améliorant les taux de succès et élargissant son application à divers problèmes d'infertilité.
Comprendre l'Assistance Médicale à la Procréation (AMP)
L’assistance médicale à la procréation (AMP), également appelée procréation médicalement assistée (PMA), englobe les techniques qui manipulent les ovules et/ou les spermatozoïdes pour favoriser une grossesse. L'AMP permet de surmonter certaines difficultés de conception, sans nécessairement traiter la cause sous-jacente de l'infertilité. En France, en 2015, 3,1 % des enfants sont nés grâce à une AMP, soit environ une naissance sur 32. La recherche continue d'améliorer les techniques d'AMP afin d'augmenter les chances de succès de grossesse.
Si les premières inséminations artificielles remontent au 19e siècle, le premier enfant conçu par fécondation in vitro en France est né en 1982. Depuis, les techniques d’AMP ne cessent de s’améliorer, avec une augmentation des taux de succès. En application de la loi de bioéthique française, les pratiques d’AMP font l’objet d’un suivi par l’Agence de la biomédecine. L’AMP s’adresse à des couples en âge de procréer chez lesquels une infertilité a été reconnue par un professionnel de santé. Le médecin peut avoir décelé une cause d’infertilité ou avoir simplement constaté l’absence de conception malgré des tentatives répétées sans contraception. Seuls les couples hétérosexuels peuvent avoir recours à l’AMP en France, mais la situation pourrait évoluer : en juin 2017, le Comité consultatif national d’éthique s’est prononcé sur l’ouverture de la procréation médicalement assistée aux couples de femmes et aux femmes célibataires.
Un couple est considéré comme infertile s’il n’a pas pu concevoir d’enfant après 12 à 24 mois de tentatives sans contraception. Après un an de tentatives sans contraception, 18% à 24% des couples restent sans enfant, selon l’Observatoire épidémiologique de la fertilité en France (Obseff). Après deux ans, 8% à 11% des couples sont toujours en attente d’une grossesse.
Dans environ 15% des cas, cette incapacité est inexpliquée. Dans d’autres cas, elle est liée à une altération de la qualité de sperme chez l’homme (nombre et/ou mobilité des spermatozoïdes), à un trouble de l’ovulation ou encore à un problème de trompes chez la femme. Il s’agit aussi souvent de problèmes de fertilité mixtes, c’est-à-dire concernant les deux membres du couple. Le recul de l’âge des femmes désirant concevoir un premier enfant est une cause importante d’infertilité et de recours à l’AMP. L’âge moyen au moment de devenir mère est passé de 26,5 ans en 1977 à 30,4 ans en 2016 d’après la dernière Enquête nationale périnatale. Désormais, 21,3% des femmes ont plus de 35 ans quand elles accouchent et 4,1% plus de 40 ans. Or, après 35 ans, il existe un déclin de la qualité des ovocytes qui augmente significativement le risque d’infertilité.
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De récents travaux de l’Institut de veille sanitaire montrent par ailleurs une tendance à la baisse de qualité du sperme chez les hommes représentatifs de la population générale sur la période 1989-2005 et sur la période 1998-2008. Ils montrent également une augmentation des taux de cancer du testicule, de cryptorchidie (absence de descente d’un ou deux testicules dans le scrotum) et d’hypospadias (malformation qui se manifeste par l’ouverture de l’urètre dans la face inférieure du pénis au lieu de son extrémité), avec des différences géographiques. Indépendamment des causes génétiques ou constitutionnelles, il existe probablement des facteurs environnementaux pour expliquer cette tendance : le surpoids, le tabagisme, l’obésité et les expositions environnementales, notamment à certains polluants organiques persistants (tels que les PCB) et métaux lourds. Certaines de ces substances agissent à faible dose et exercent des effets différés dans le temps.
Différentes techniques peuvent être proposées aux couples infertiles candidats à l’AMP :
- L’insémination artificielle : C’est la technique d’AMP la plus simple et la moins coûteuse. Elle consiste à recueillir et préparer le sperme du conjoint ou d’un donneur pour l’injecter directement dans l’utérus de la femme de façon synchronisée avec l’ovulation. Cette pratique représente 37% des tentatives d’AMP, avec environ 54 000 tentatives en 2015 d’après l’Agence de la biomédecine. Le plus souvent, la femme suit préalablement un traitement hormonal (stimulation ovarienne) pour obtenir le développement d’un à deux (voire trois) follicules matures, susceptibles d’être fécondés. Le développement folliculaire est suivi par échographie et prise de sang (dosages hormonaux). Ces examens permettent en particulier de s’assurer que la réponse à la stimulation n’est pas excessive, ce qui pourrait entraîner un risque de grossesses multiples. Lorsque le ou les follicules sont matures, le jour de l’insémination est programmé. L’homme se rend dans un laboratoire spécialisé pour recueillir son sperme. Les spermatozoïdes sont préparés puis déposés à l’intérieur de l’utérus à l’aide d’un cathéter introduit au fond de la cavité utérine. Les spermatozoïdes mobiles remontent naturellement vers les trompes à la rencontre des ovocytes ayant été expulsés des follicules ovariens.
Les Étapes Clés de la FIV
La FIV conventionnelle représente 63% des tentatives d’AMP. Dans la plupart des cas, les gamètes des deux conjoints sont utilisées. Mais la FIV peut également être réalisée avec un gamète de donneur (spermatozoïde ou ovocyte) lorsque cela s’avère nécessaire.
- Stimulation ovarienne : Une première étape consiste à stimuler les follicules par un traitement hormonal avec des doses de FSH exogènes (hormone folliculostimulante) bien plus importantes que celles utilisées en cas d’insémination.
- Prélèvement des ovocytes : Lorsque les follicules sont matures, ils sont prélevés (voir encadré) et transmis au laboratoire. En parallèle, du sperme est recueilli et préparé au laboratoire. Dans des situations particulières, des spermatozoïdes ou des ovules préalablement congelés peuvent être utilisés.
- Fécondation in vitro : La fécondation a ensuite lieu in vitro, c’est-à-dire à l’extérieur du corps de la femme. Les spermatozoïdes sont déposés au contact des ovocytes dans une boîte de culture placée à 37°C. Les ovocytes fécondés deviennent des zygotes (œufs fécondés), puis des embryons.
- Transfert d'embryon : Deux, trois ou cinq jours après la fécondation, les embryons sont transférés dans l’utérus de la femme au moyen d’un cathéter introduit sous contrôle échographique. Le nombre d’embryons transférés dépend de l’âge de la femme mais également des stratégies de prise en charge propres aux centres d’AMP. Il a diminué au cours des dernières années en raison d’une politique plus prudente pour réduire le nombre des grossesses multiples et les complications maternelles et fœtales associées. Le transfert d’un seul embryon est ainsi passé de 34% des cas en 2012 à 42,3% en 2015, permettant en parallèle de réduire le taux d’accouchements gémellaires de 16,2 à 13,8% sur la même période. Quand le nombre d’embryons obtenus est supérieur au nombre d’embryons transférés, les embryons surnuméraires peuvent être congelés en vue d’un transfert ultérieur. Plus de 90% des embryons résistent à la décongélation.
Le prélèvement d’ovocytes en pratique
Le prélèvement des ovocytes se fait par ponction transvaginale échoguidée des follicules. Les follicules sont préalablement stimulés par un traitement hormonal (administration de FSH exogène) et leur évolution est suivie par échographie et dosage hormonal. Quand ils sont matures (diamètre de 16 à 20 mm), le médecin procède à la ponction, sous anesthésie locale ou générale. Il utilise pour cela une aiguille à l’aide de laquelle il transperce un à un les follicules sous contrôle échographique et aspire leur contenu liquidien. Le liquide folliculaire est transmis au laboratoire qui recherche la présence d’un ovocyte à l’aide d’un microscope. Les ovocytes sont alors isolés et placés dans une boîte de culture.
FIV-ICSI : Une Variante Essentielle
La FIV-ICSI (fécondation in vitro avec micro-injection) représente désormais 67% des FIV. Cette technique consiste à injecter directement un spermatozoïde dans l’ovocyte. Elle a résolu la grande majorité des problèmes d’infertilité masculine puisque seuls quelques spermatozoïdes mobiles sont nécessaires pour obtenir des embryons. La micro-injection est réalisée par un biologiste, sous contrôle d’un microscope. Elle est renouvelée pour chaque ovocyte mature fécondable. Les autres étapes sont identiques à celles de la FIV, depuis la stimulation hormonale de la femme jusqu’au transfert d’embryons.
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L’injection intra-cytoplasmique de spermatozoïdes morphologiquement sélectionnés (IMSI) est une autre méthode où la sélection des spermatozoïdes est encore plus précise qu'avec l’ICSI. Le grossissement microscopique est multiplié par 6000, voire 10 000.
L'Accueil d'Embryon : Une Option pour Certains Couples
Un couple stérile ou à risque de transmission de maladie génétique peut demander à recevoir un embryon congelé issu d’un autre couple. La majorité des centres refusent de procéder à cette démarche quand la femme est âgée de plus de 42 ans. En 2015, 145 embryons ont été transférés, aboutissant à 27 naissances, contre 99 embryons et 14 naissances en 2010. Mais la demande est nettement supérieure et des centaines de couples éligibles à l’accueil sont en attente d’un embryon. Le don d’embryon repose sur l’anonymat, le volontariat et la gratuité. Il n’y a aucune contrepartie financière, le couple donneur ne peut prétendre à aucune filiation avec l’enfant et ne connaitra pas le couple receveur et le devenir de l’embryon.
Chaque année, les couples sont consultés sur le devenir de leurs embryons congelés. Ils peuvent les conserver pour poursuivre un projet parental, en faire don à la recherche, en faire don à un autre couple ou décider de les détruire. En 2015, 221 538 embryons étaient conservés en France pour 74 144 couples, contre un peu plus de 176 000 en 2006, soit une augmentation de 25 %. Parmi eux, plus de 70% continuent de faire l’objet d’un projet parental. Dans 15% des cas, les couples ne répondent pas aux relances des centres et les embryons sont détruits au bout de cinq ans. Les 15 derniers pourcents sont soit détruits sur demande des parents, soit offerts à un autre couple stérile ou à la recherche.
Facteurs Influant sur le Succès de la FIV
Plusieurs facteurs peuvent influencer le succès de la FIV, notamment :
- L'âge de la femme : Les chances de succès diminuent avec l'âge, en particulier après 35 ans, en raison de la baisse de la qualité ovocytaire.
- La qualité des gamètes : La qualité des ovocytes et des spermatozoïdes est un facteur déterminant pour la fécondation et le développement embryonnaire.
- Les causes de l'infertilité : Certaines causes d'infertilité, comme les problèmes tubaires ou les anomalies utérines, peuvent réduire les chances de succès de la FIV.
- Le nombre d'embryons transférés : Le transfert d'un seul embryon est de plus en plus privilégié pour réduire les risques de grossesses multiples.
- Les techniques de laboratoire : Les avancées dans les techniques de culture embryonnaire et de sélection des spermatozoïdes ont amélioré les taux de succès de la FIV.
Fragmentation Embryonnaire : Un Défi en FIV
La fragmentation embryonnaire est un phénomène qui se produit fréquemment dans les embryons et dont l'origine n'est pas entièrement comprise. Certaines études suggèrent que les fragments proviennent de restes cellulaires sans noyau ou de la décomposition de cellules embryonnaires. La qualité de l'ovocyte joue un rôle important dans la fragmentation; une faible qualité ovocytaire peut entraîner une fragmentation importante. La qualité ovocytaire est évaluée en fonction de plusieurs caractéristiques, telles que le nombre de cellules, leur taille et la présence d'anomalies intracellulaires (granulosité, vacuolisation).
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La fragmentation embryonnaire est classée en différents degrés en fonction de la proportion de l'espace intercellulaire occupée par les fragments :
- Degré 1 : moins de 10 %
- Degré 2 : 10 % à 25 %
- Degré 3 : 25 % à 35 %
- Degré 4 : plus de 35 %
Le degré de fragmentation peut évoluer (augmenter ou diminuer), mais la diminution est moins fréquente. Des techniques telles que le "maquillage embryonnaire" sont utilisées pour éliminer les fragments par aspiration.
Techniques Complémentaires pour Améliorer l'Implantation
Plusieurs techniques complémentaires sont utilisées pour améliorer les chances d'implantation de l'embryon :
- Acupuncture : La sage-femme acupunctrice Delphine Gallou-Papin explique que l'acupuncture peut stimuler l'épaississement de l'endomètre en augmentant sa vascularisation. Des séances en début de traitement de stimulation ovarienne, la veille de la ponction et le jour du transfert peuvent aider à créer un "matelas" endométrial plus favorable à la nidation. L'acupuncture est désormais remboursée à hauteur de 50% par l'Assurance-maladie.
- Repos : Après la ponction, il est important de se reposer pour atténuer l'inflammation utérine causée par le prélèvement des ovocytes.
- Alimentation anti-inflammatoire : Il est conseillé d'adopter une alimentation équilibrée, en évitant les sucres rapides, les graisses, les épices, la viande rouge, le tabac et l'alcool, afin de minimiser l'inflammation utérine.
- Écoute du corps : Il est important d'écouter son corps et d'éviter les activités physiques intenses, mais la marche légère est autorisée. La position assise ou couchée n'interfère pas sur l'embryon.
- Sexualité : Les rapports sexuels sont autorisés en l'absence de douleur.
Fécondation In Vitro (FIV) Équine
La fécondation in vitro (FIV) équine consiste à mettre en contact des ovocytes et des spermatozoïdes dans un milieu artificiel en laboratoire. Depuis 2011, l'équipe de l'INRA de Nouzilly et ses collaborateurs a développé une technique de FIV qui permet d’atteindre 64% d’ovocytes fécondés en moyenne, la plupart étant au stade embryon à 1 cellule.
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. Après quelques heures de co-incubation avec les spermatozoïdes, les ovocytes sont fécondés. 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 (figure 1) puis transférés dans l’utérus d’une jument receveuse.
Pour être fécondés, les ovocytes doivent être matures. En effet, l’ovaire de juments porte de nombreux petits follicules qui contiennent chacun un ovocyte immature (figure 2). Au cours du cycle, un follicule va poursuivre sa croissance jusqu’au stade préovulatoire puis ovuler. Lors de l’ovulation du follicule préovulatoire, l’ovocyte mature est libéré dans l’oviducte où il pourra être fécondé. Pour réaliser une FIV, il faut donc avoir des ovocytes matures.
Pour cela, deux alternatives sont envisageables :
- Les ovocytes matures peuvent être collectés dans des follicules préovulatoires juste avant l’ovulation, par ponction folliculaire sous contrôle échographique.
- Les ovocytes matures peuvent être obtenus après collecte d’ovocytes immatures dans les petits follicules par ponction folliculaire sous contrôle échographique puis maturation in vitro. La maturation in vitro est réalisée par culture des ovocytes immatures dans un milieu artificiel (milieu de culture commercial additionné d’hormones, de sérum et/ou de facteurs de croissance) dans un incubateur permettant un environnement adapté à la culture cellulaire (5% de CO2 dans l’air, 38,5°C, 100% d’humidité).
Pour féconder un ovocyte, les spermatozoïdes doivent être capacités. En effet, lors d’une saillie ou d’une insémination artificielle, les spermatozoïdes remontent le tractus génital femelle (utérus et oviducte) et subissent de nombreuses modifications qui leur permettent d’acquérir leur pouvoir fécondant. Ces modifications sont appelées capacitation. 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.
La technique de fécondation in vitro permet la production d’embryons in vitro et présente deux avantages principaux.
- D’abord, les embryons étant cultivés in vitro, ils peuvent être sortis de leur boite de culture et utilisés à n’importe quel stade de développement. Il est donc possible d’utiliser de jeunes embryons de petit diamètre, qui ont un meilleur taux de survie après congélation par les techniques classiques que les embryons collectés in vivo dans l’utérus à partir de 6,5 jours post-ovulation.
- Ensuite, la production d’embryons in vitro permet de produire plusieurs embryons par cycle en collectant plusieurs ovocytes immatures par ponction folliculaire. Les ovocytes sont soumis à une maturation et fécondation in vitro, puis les embryons produits sont cultivés in vitro, congelés et/ou transférés dans une femelle receveuse.
En raison de ces avantages, la technique de FIV offre plusieurs applications pratiques décrits ci-après.
- Faire reproduire des animaux de haute valeur génétique ayant une mauvaise fertilité
- Mieux gérer la carrière sportive des reproducteurs
- Sauvegarder des espèces menacées et maintenir la biodiversité
- Tester la qualité des gamètes
- Produire des embryons pour la recherche appliquée
Dans l’espèce équine, les premiers travaux publiés concernant la FIV datent de 1989, au Colorado, dans l’équipe d’A. McKinnon et E. Squires. La première gestation après fécondation in vitro a été obtenue en 1990 en France dans le laboratoire d’E. Palmer, M. Magistrini, J. Bézard et G. Duchamp. Le premier poulain est né en 1991. En 2009, L’équipe américaine de L. McPartlin et S. Bedford-Guaus a publié une technique de FIV à partir d’ovocytes immatures et de sperme frais traité à la procaïne. Elle a permis d’atteindre 61% d’ovocytes fécondés. La même année, notre équipe (S. Mugnier, C. Douet, G. Duchamp, G. Goudet) a montré que la présence de cellules ou de sécrétions d’oviducte lors de la FIV améliorait les taux de fécondation in vitro.
Maturation In Vitro (MIV) : Une Alternative Prometteuse
La maturation in vitro (MIV) est une technique utilisée dans le cadre de la procréation médicalement assistée. Le premier bébé né par cette technique en 1991 viendrait de Corée. Plusieurs équipes travaillent sur ce sujet dans le monde. L’objectif des techniques de MIV est de réduire le recours aux hormones. Et donc d’éviter l’étape de la stimulation ovarienne, par injections d’hormones, qui visent à maximiser les chances de récupérer plusieurs ovocytes lors du prélèvement. Celles-ci présentent en effet des risques d’inconforts et d’effets secondaires, parfois graves. Pour certaines femmes, la stimulation ovarienne est contre-indiquée. Gameto, une société de biotechnologie basée au Texas, utilise des cellules souches pluripotentes induites (IPS), leur « technologie de cellules de soutien ovarien (OSC) » s’appelle Fertilo. Gameto vient d’annoncer avoir obtenu une autorisation de la Food and Drug Administration (FDA) pour procéder à un premier essai clinique de phase 3. Cette autorisation fait suite à la première naissance d’un enfant conçu en utilisant cette technologie Fertilo, dans une clinique de Lima, au Pérou, en décembre 2024. Cet essai clinique va se dérouler dans 15 sites aux États-Unis. Pour murir les ovocytes de manière artificielle et hors du corps, Fertilo recrée un environnement ovarien et mise sur la co-culture des ovocytes immatures avec des cellules de soutien ovarien (OSC) obtenus par la technique de reprogrammation dite IPS. D’après son concepteur, Fertilo imite un environnement ovarien jeune, reproduisant le processus de maturation naturel du corps en répondant aux besoins des ovules et en produisant les hormones et les nutriments nécessaires. Gameto a obtenu l’autorisation réglementaire au Japon, en Argentine, au Paraguay, au Mexique et au Pérou. Des études ont montré des résultats mitigés en termes de taux de maturation des ovocytes, de formation d’embryons, et certaines études montrent des taux de grossesse plus faibles que ceux obtenus en FIV classique.
Aspects Psychologiques et Accompagnement
Selon Sylvie Epelboin, médecin coresponsable du centre de FIV de Bichat Claude Bernard à Paris, « il y a une véritable violence dans l’annonce de l’infertilité, dont les mots sont souvent vécus comme dévalorisants ». Tout au long de cette épreuve, jalonnée d’examens médicaux et parfois d’échecs, il est important de parler. Consulter un spécialiste permet d’éviter de subir la pression de l’entourage, de s’isoler dans sa souffrance et sa gestion du quotidien (vie affective, sexuelle…). Il est important aussi de diversifier ses centres d’intérêt, se faire plaisir avec des activités en couple et entre amis, et ne pas se focaliser sur le seul désir d’enfant. Ce processus peut être très culpabilisant au quotidien pour la personne qui essaie de porter le futur enfant et c'est aussi pour cette raison qu'un accompagnement est recommandé sur tous les plans : médical, psychologique et personnel.
Recherche et Perspectives d'Avenir
De gros progrès peuvent encore être faits pour améliorer l’efficacité de l’AMP. Afin d’y parvenir, plusieurs voies sont l’objet de recherche :
- Mieux sélectionner les gamètes à féconder
- Étudier le développement embryonnaire
L’étude du développement embryonnaire est une discipline complexe et très encadrée. En influant sur un processus régulant l’expression des gènes, des chercheurs de l’Institut Pasteur sont parvenus à recréer in vitro des amas cellulaires de souris mimant sous certains aspects l’organisation de vrais embryons. Ce nouvel outil de recherche permet d’éviter la manipulation d’embryons. La recherche sur l’embryon humain est très encadrée et régie par des règles strictes de bioéthique. Elle est autorisée en France depuis 2013, sous conditions et sous contrôle de l’Agence de biomédecine (en savoir plus sur la recherche sur l’embryon & les cellules souches embryonnaires). Ainsi, dans un grand nombre de pays, il est interdit de cultiver et d’utiliser des embryons humains au-delà de 14 jours après la fécondation. Afin de comprendre les processus fondamentaux mis en jeu lors du développement embryonnaire, les chercheurs ont donc orienté leurs études vers d’autres mammifères, notamment la souris. Si d’énormes progrès ont été réalisés au cours des dernières décennies, la compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans l’émergence et l’organisation des types cellulaires au sein de l’embryon reste superficielle. Récemment, une percée majeure a été réalisée par deux autres laboratoires. Ceux-ci ont réussi l’exploit de reconstruire, à partir de cellules souches embryonnaires, des embryons synthétiques qui récapitulent presque parfaitement le développement de la souris jusqu’au stade fœtal. Mais avec moins de 1% de réussite, la procédure est complexe et fait intervenir un appareillage sophistiqué. Des scientifiques de l’Institut Pasteur, de l’Inserm et de l’École Polytechnique, en collaboration avec le Centre Helmholtz et l’Université de Copenhague, ont développé une nouvelle approche pour générer des embryons synthétiques de souris. Elle repose sur le seul traitement des cellules souches embryonnaires de souris par une molécule chimique pendant un temps court. Celle-ci inhibe l’accrochement d’une petite protéine, appelée SUMO, à d’autres protéines de la cellule. L’unité Organisation nucléaire et oncogenèse de l’Institut Pasteur et de l’Inserm étudie depuis longtemps la SUMOylation.
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