Time-lapse monitoring as a tool for clinical embryo assesment.
Kirkegaard K, Agerholm I.E. and Ingerslev J.
Human Reprod. Vol 27 (5) : 1277-1285 (2012).
L’évaluation de la qualité embryonnaire en Assistance Médicale à la Procréation est principalement basée sur des critères morphologiques. Ces critères sont utilisés par les biologistes dans le choix des embryons à transférer ou à congeler. Il est d’autant plus important lorsque l’on souhaite diminuer le nombre d’embryons transférés afin de diminuer le nombre de grossesses gémellaires sans faire perdre de chance de grossesse à la patiente. Plusieurs classifications ont été proposées par les biologistes de la reproduction afin d’essayer de trouver un consensus parmi les équipes. En France, la classification la plus utilisée est celle qui a été proposée par la Fédération des BLEFCO (Biologistes des Laboratoires d’Etude de la Fécondation et de la Conservation de l’œuf). Cette classification prend en compte le nombre de cellules présentes dans l’embryon à J2 ou J3 post fécondation, la régularité de ces cellules et le pourcentage de fragments. En 2011, l’ESHRE (European Society of Human Reproduction and Embryology) a organisé une conférence de consensus afin de proposer une classification et des critères de qualité embryonnaire. Mais les biologistes sont conscients des limites de ces classifications et de leurs caractères subjectifs pour évaluer le devenir du développement embryonnaire et le potentiel implantatoire de l’embryon.
Afin d’essayer de mieux apprécier la qualité embryonnaire, certaines équipes ont mis en place des analyses biomoléculaires des milieux dans lesquels se développent les embryons, espérant associer certains profils transcriptomiques ou protéomiques aux potentiels implantatoires (SELI E et col, 2010). Ces travaux restent encore du domaine de la recherche, même si l’on peut espérer les utiliser en routine dans l’avenir. En pratique, la solution utilisée aujourd’hui par les équipes d’AMP reste l’évaluation par la qualité morphologique de l’embryon.
Les biologistes sont également conscients du caractère subjectif d’une observation de l’embryon à un temps donné puisque plusieurs lectures à des temps différents peuvent dans certains cas entrainer une modification de la classification morphologique d’un embryon.
Depuis plusieurs années, de nombreuses équipes ont commencé à prendre en compte comme critère de qualité embryonnaire, la cinétique de clivage précoce embryonnaire en réalisant une lecture à + 25 à 27 heures post insémination . La présence de ce clivage précoce étant corrélée avec un meilleur potentiel de développement embryonnaire (Shoukir Y et col, 1997).
De nouvelles technologies permettant aujourd’hui d’avoir une évaluation dynamique de la morphologie embryonnaire. Des étuves équipées de caméras intégrées, permettent de réaliser de nombreuses lectures de la morphologie des embryons à des temps donnés, sans avoir besoin de sortir les embryons de l’étuve donc en évitant les chocs thermiques délétères, et donc d’obtenir de nombreuses informations. Il n’y a pas aujourd’hui d’étude randomisée permettant d’avoir une opinion sur l’apport de cette technologie, ni sur les critères qui doivent être retenus comme pertinents pour évaluer le potentiel implantatoire de l’embryon. Afin d’essayer de répondre à ces questions, une équipe danoise (Kirkegaard K et col, 2012) a repris les différentes publications d’études réalisées à la fois chez l’animal et chez l’humain, sur l’évaluation dynamique de la morphologie embryonnaire. Les comparaisons sont difficiles entre ces études car d’une part les conclusions des études faites chez l’animal ne se retrouvent pas forcement chez l’humain, et d’autre part les espaces entre les temps de lectures peuvent être différents (entre 1 mn de délais entre les lectures jusqu’à 20 mn en fonction des études) ce qui ne donne pas les mêmes informations.
Chez l’humain, quatre études (Payne et col, 1997 ; Wong et col, 2010 ; Lemmen et col, 2008 ; Meseguer et col, 2011) ont analysé différents paramètres de la cinétique d’évolution de l’embryon : expulsion du 2ème globule polaire, synchronie d’apparition des pronuclei mâle et femelle, rapidité de fusion des pronuclei, délai de disparition des pronuclei, durée de la première division cellulaire, clivage précoce, durée entre le début du premier clivage et l’apparition des deux premières cellules, réapparition des noyaux après premier clivage, synchronie de réapparition des noyaux après le premier clivage, durée entre début de la deuxième division et apparition de la troisième cellule, durée du stade 2 cellules, durée du stade 3 cellules, intervalle entre deuxième et troisième division, temps d’apparition du stade 4 cellules, du stade 5 cellules, Ils ont ensuite regardé lesquelles de ces informations pouvaient être associées à une bonne qualité embryonnaire : qualité morphologique à J2, à J3, évolution jusqu’au stade blastocyste, grossesses.
Les critères qui semblent retenus comme pertinents dans ces études sont : le temps de la première division cellulaire, le délai de clivage précoce par rapport à l’insémination (corrélé avec la qualité embryonnaire à J2-J3 mais pas avec les chances de grossesses), la durée de la phase deux cellules (prédicteur de la formation du blastocyste) et la durée de la phase 3 cellules (prédicteur d’implantation), la synchronie d’apparition des noyaux dans les deux premières cellules, la cinétique de formation du blastocyste, la synchronisation des différentes phases de clivages avec des plages de temps optimales pour ces divisions (prédicteur d’implantation). Concernant ce dernier critère, il peut être plutôt utilisé comme un critère prédictif négatif pour les embryons qui n’entrent pas dans ce cadre, afin de les exclure des embryons choisis pour le transfert.
Cependant l’équipe danoise note que ces critères peuvent être influencés par les conditions de culture.
Concernant la régularité des blastomères et la notion de fragmentation, ces études montrent le caractère subjectif de l’analyse que nous avons avec une seule lecture de la morphologie embryonnaire. En effet, les lectures répétées mettent en évidence des résorption de fragments, mais notent que ces ressortions ont lieu principalement pour les embryons qui présentent les critères optimales de divisions cellulaires vu ci dessus (Wong et col, 2010).
Des études randomisées sont nécessaires pour valider l’intérêt de cette technologie et affiner les critères qui doivent être pris en compte, ce qui influencera le mode d’utilisation de ce matériel, notamment sur les délais entre les temps de lecture.
Il sera nécessaire de mettre en place une nomenclature des évènements afin que les critères retenus comme pertinents soient bien compris et bien utilisés par les équipes qui souhaiteront utiliser ces matériels.
Une autre question qui se pose avec cette nouvelle technologie est le risque d’exposition multiple à la lumière nécessaire pour ces observations, ainsi que l’exposition à des champs électromagnétiques présents. On sait qu’une exposition trop importante à la lumière est délétère pour le développement embryonnaire, mais les premières études ne semblent pas montrer de différence par rapport aux étuves classiques. Il faudra néanmoins évaluer ce risque sur un nombre plus important d’embryons cultivés avec ce système.
L’équipe danoise conclue qu’il sera nécessaire d’associer les analyses statiques jusqu’à maintenant utilisées à ces nouvelles analyses dynamiques afin de mettre en place des modèles prédictif de choix des embryons les plus aptes à permettre le meilleur développement embryonnaire et les meilleures chances d’implantation.
Références.
Kirkegaard K, Agerholm I.E. and Ingerslev J.
Time-lapse monitoring as a tool for clinical embryo assesment. Hum Reprod. 2012. 27 (5) : 1277-1285.
Lemmen JG, Agerholm I, Ziebe S. Kinetic markers of hulman embryo quality using time-lapse recording of IVF/ICSI fertilized oovytes. Reprod Biomed Online. 2008 ; 17 :385-391.
Meseguer M, Herrero J, Tejera A, Hilligsoe KM, Ramsing NB, Remohi J. The use of morphokinetics as predictor of embryo implantation. Hum Reprod 2011 ; 26 : 2658-2671.
Payne D, Flaherty SP, Barry MF, Matthews CD. Prelimirary observations on polar extrusion and pronuclear formation in human oocytes using time-lapse video cinematography. Hum Reprod 1997 ; 12 : 532-541.
Seli E, Robert C, Sirard MA. OMICS in assisted reproduction possibilities and pitfalls. Mol Hum Reprod 2010 : 16 : 513-530.
Shoukir Y, Campana A, Farley T et al. Early cleavage of in vitro fertilized human embryos to 2-cells stage : a novel indicator of embryo quality an viability. Hum Reprod. 1997 : 12 : 1531-1536
Wong CC, Loewke KE, Bossert NL, Behr B, De Jonge CJ, Baer TM, Rejio Pera RA. Non invasive imaging of human embryos before embryonic genome activation predicts development to blascocyst stage. Nat Biotechnol 2010 ; 28 : 1115-1121.
