Nouvelles pistes pour améliorer les résultats de Fécondation In Vitro (FIV) au laboratoire : ajouter des antioxydants dans les milieux de préparation et de culture des gamètes et des embryons.
Les embryons de mammifères sont particulièrement sensibles à l’environnement, ce qui peut influencer leur potentiel de développement. Des dérivés oxydés, tels que les peroxydes d’hydrogène, sont produits au laboratoire au cours des manipulations depuis le recueil des gamètes, jusqu’à la culture embryonnaire qui en découle. Tandis que des niveaux bas de ces dérivés produits « in vivo » sont nécessaires pour une bonne régulation de la fonction gamétique, ceux produits « in vitro » en particulier dans des conditions de culture atmosphérique (75 % des cycles de FIV réalisés dans le monde) sont délétères pour le développement embryonnaire.
Gardner et Truong ont publié récemment, une étude dans Human Reproduction (1) sur l’effet des antioxydants ajoutés au cours des différentes étapes de FIV durant le traitement des gamètes, leurs fécondations , et la culture des embryons chez les souris.
Ils ont étudié l’effet de la combinaison de trois antioxydants : Acétyl L-Carnitine (10µM), N Acétyl L Cystéine(10 µM), α acide Lipoïque (5 µM)
Dans un premier temps, ils ont testé leurs effets en séparant les phases de traitement et de culture puis secondairement en les ajoutant séparément aux ovocytes ou aux spermatozoïdes. Le groupe contrôle était à chaque étape constitué du milieu dépourvu d’antioxydant. Le développement des embryons résultant a été analysé par la technologie de l’embryoscope suivi d’une coloration nucléaire différentielle permettant de distinguer et de compter le nombre total de cellules contenues dans le blastocyste.
Dans un deuxième temps, ils ont analysé les concentrations intracellulaires de peroxyde d’hydrogène dans les ovocytes fécondés de souris, exposés pendant 4h aux antioxydants. Pour cette mesure, ils ont utilisé des sondes d’aryl boronate. Les contrôles étaient des gamètes qui n’avaient pas été exposées aux antioxydants
Ils ont pu mettre en évidence que lorsque les antioxydants étaient présents durant toutes les étapes de la FIV, des effets cinétiques sur le développement embryonnaire étaient observés : accélération du temps pour atteindre le stade du clivage précoce avec P<0,01 qui se poursuit jusqu’au stade de blastocyste expansé avec P<0,04. De plus les blastocystes obtenus ont, dans le groupe exposé aux antioxydants, un nombre de cellules composant le trophectoderme et la masse cellulaire interne augmentés (P<0,001). Ces mêmes effets sont également observés lorsque trois antioxydants étaient présents dans le milieu de FIV (collecte et recueil des gamètes et fécondation) ou dans le milieu de culture des embryons de J1 à J5. Ces résultats sur la cinétique et le développement embryonnaire ont été également observés en présence des antioxydants en contact avec les ovocytes seuls et non avec les spermatozoïdes.
La deuxième partie de l’étude a montré que les concentrations de peroxyde d’hydrogène étaient significativement diminuées dans les ovocytes fécondés lorsque la combinaison d’antioxydants était présente dans le milieu (avec P<0,01) comparativement au groupe contrôle. Ceci constitue une preuve de l’action des antioxydants sur le stress oxydatif.
Les limites de l’étude
Les embryons testés sont ceux de souris et non pas humains. L’étude n’a pas montré d’effets bénéfiques de l’usage des antioxydants sur le milieu contenant les spermatozoïdes. Le temps d’exposition des spermatozoïdes aux antioxydants (1h) est peut-être trop court. Les spermatozoïdes utilisés dans les études étaient ceux de souris fertiles et non infertiles comme dans notre usage. Seuls certains paramètres ont été étudiés, d’autres comme l’effet éventuel sur la mobilité des spermatozoïdes, l’intégrité de leurs membranes ou la fonction métabolique n’ont pas été évalués.
Pour conclure : la présence d’antioxydants dans les différents milieux servant aux étapes de la FIV chez la souris confère des effets bénéfiques sur leur développement embryonnaire, en augmentant notamment de façon significative leur nombre de cellules et en réduisant leur niveau de peroxyde d’hydrogène. Cette combinaison d’antioxydants pourrait très probablement être testée chez l’homme. Des essais cliniques sont en cours de réalisation. L’impact des antioxydants est d’autant plus important que la plupart des manipulations durant les protocoles de FIV (préparation des gamètes, ICSI, biopsie embryonnaire, cryo conservation) sont réalisées à l’air ambiant. Il en est de même pour les cultures embryonnaires qui sont dans la plupart des cliniques encore réalisés sous 20% d’oxygène. L’avenir sera donc de trouver des moyens pour limiter ces effets néfastes sur le développement embryonnaire.
Références
1. Antioxidants improve IVF outcome and subsequent embryo development in the mouse. .Truong T, Gardner DK. Human Reproduction, Décembre 2017,2404–2413.
