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Défis et solutions pour la préservation de la fertilité féminine chez les mammifères

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DOI :

10.3791/63613

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10 décembre 2021

Dans cet article

Résumé

ARTICLES DISCUTÉS :

Ponthier, J., de la Rebière, G., Salciccia, A., Deleuze, S. Photoablation guidée par endoscopie des kystes endométriaux à l’aide d’un laser de 980 nm avec une fibre de contact chez les juments. Journal des expériences visualisées : JoVE. (161), E61569 (2020).

Colombo, M., Luvoni, G. C. Vitrication à volume minimal d’ovocytes félins immatures. Journal des expériences visualisées : JoVE. (160), E61523 (2020).

Barros, R. G., Lodde, V., Franciosi, F., Luciano, A. M. Stratégie de culture in vitro d’ovocytes provenant du follicule antral précoce chez les bovins. Journal des expériences visualisées : JoVE. (161), E61625 (2020).

Liu, T. et al. OP-IVM : Combinaison de la maturation in vitro après prélèvement d’ovocytes avec la chirurgie gynécologique. Journal des expériences visualisées : JoVE. (171), E61647 (2021).

Brouillet, S. et al. Cryoconservation d’ovocytes prélevés dans le tissu ovarien pour optimiser la préservation de la fertilité chez les filles et les femmes prépubères. Journal des expériences visualisées : JoVE. (164), E61777 (2020).

Winship, A. L., Sarma, U. C., Alesi, L. R., Hutt, K. J. Dénombrement précis des follicules dans les ovaires de souris adultes. Journal des expériences visualisées : JoVE. (164), E61782 (2020).

Kawagoe, Y., Kawamura, K. Préservation de la fertilité chez les patientes atteintes d’un dysfonctionnement ovarien sévère. Journal des expériences visualisées : JoVE. (169), E62098 (2021).

Succu, S., Serra, E., Gadau, S., Varcasia, A., Berlinguer, F. Vitrification d’ovocytes matures in vitro prélevés sur des ovaires adultes et prépubères chez le mouton. Journal des expériences visualisées : JoVE. (173), E62272 (2021).

Éditorial

La réduction ou l’altération des fonctions reproductives – à savoir l’hypofertilité et l’infertilité – était autrefois considérée comme un problème qui a un impact sur l’épanouissement et le bien-être des individus ou des couples qui luttent pour avoir des enfants. Le mode de vie moderne, l’allongement de l’espérance de vie, le report de la maternité et la pollution de l’environnement ont contribué à augmenter l’apparition de l’hypofertilité et de l’infertilité, qui est actuellement perçue comme un problème de santé publique. Le développement des technologies de procréation assistée (TAR), dans de nombreux cas associées à des procédures chirurgicales mini-invasives, promet de restaurer, au moins en partie, les fonctions reproductives et suscite un intérêt croissant pour la conservation de la fertilité chez les patients oncologiques, même d’âge pédiatrique. De plus, l’ART a trouvé des applications considérables en dehors du domaine biomédical. Par exemple, l’agriculture moderne a évolué avec la possibilité d’amplifier efficacement la progéniture d’animaux sélectionnés pour leurs caractéristiques productives, ce qui a eu un impact significatif sur la durabilité et la rentabilité de l’élevage. De plus, les programmes de conservation de la faune reposent souvent sur un large éventail de stratégies de procréation assistée. Parmi les exemples les plus notables, citons le projet BioRescue, qui applique des « technologies de reproduction avancées pour sauver des mammifères en danger critique d’extinction comme le rhinocéros blanc du Nord ». L’extinction, cependant, menace de nombreuses races domestiques indigènes qui sont globalement remplacées par la diffusion de races cosmopolites plus productives. La préservation de la fertilité est donc devenue essentielle également pour sauvegarder la biodiversité des ressources génétiques animales, afin de les garder disponibles pour les générations futures de producteurs et de consommateurs. De ce point de vue, la cryobanque de gamètes et d’embryons est suggérée comme une stratégie de conservation ex situ car elle a le potentiel de faire revivre des espèces menacées, voire éteintes, ou des races domestiques. Cependant, alors que la cryoconservation d’embryons et de spermatozoïdes est assez bien établie chez de nombreuses espèces, la préservation du patrimoine maternel, comprenant l’ADN mitochondrial, n’est pas aussi efficace. La source limitée de gamètes, l’absence de cellules progénitrices adultes, ainsi que la complexité biophysique des ovocytes sont parmi les principaux facteurs limitants.

L’objectif de cette collection est de donner un aperçu de plusieurs approches méthodologiques, choisies parmi les plus réussies, qui ont été mises en œuvre afin de surmonter certaines des limites décrites, couvrant différentes espèces de mammifères.

Traditionnellement, la production d’embryons in vitro (IVP) utilise des ovocytes cultivés in vivo et extraits du contexte ovarien sous forme d’ovocytes immatures et pleinement développés - qui subissent ensuite une maturation in vitro (IVM) - ou d’ovocytes matures. La deuxième approche est typique de la procréation médicalement assistée chez l’homme et nécessite une stimulation hormonale. Cependant, seule une quantité très limitée de gamètes peut être recrutée de cette manière et la grande majorité de la réserve ovarienne reste inexploitée. Ici, les approches méthodologiques pour accéder, au moins en partie, aux ressources inexploitées sont décrites par Barros et ses collègues1, en se concentrant sur les ovocytes de vache en croissance, collectés à des stades de développement qui précèdent la pleine croissance. Plus précisément, les gamètes prélevés sur de petits follicules antraux sont cultivés in vitro et peuvent ensuite être utilisés pour la MIV, comme dans les schémas traditionnels de PIV bovine.

Comme mentionné ci-dessus, l’étape IVM n’est normalement pas appliquée chez l’homme, en raison d’une efficacité moindre du processus par rapport à d’autres espèces. Cependant, lorsqu’une stimulation hormonale ne peut pas être programmée avant la chimiothérapie, la radiothérapie ou la chirurgie, par exemple chez les patientes d’âge prépubère, ou lorsque l’intervention doit être immédiate, ou qu’il existe une susceptibilité connue à la stimulation ovarienne, la MIV constitue une option de préservation de la fertilité. Dans ce scénario, Liu et ses collègues2 suggèrent une approche chirurgicale et biotechnologique combinée pour les patientes subissant une chirurgie gynécologique bénigne, où les ovocytes pour la MIV sont prélevés contextuellement avec l’opération gynécologique (OP-IVM). La préservation de la fertilité de la patiente est complétée par la cryoconservation ou la fécondation des ovocytes.

En fait, chaque fois qu’un partenaire est disponible, la cryoconservation d’embryons est préférée en raison de la standardisation et du succès plus élevés par rapport à la congélation des ovocytes. L’ovocyte est en fait une grande cellule, ayant un rapport surface/volume désavantagé, une teneur en lipides importante, et enveloppée par une étagère protéique, autant de caractéristiques qui rendent cette cellule peu sensible à la perméation cryoprotectrice et même à des taux de baisse de température lors de la congélation et de la congélation ultra-rapide. Cependant, les programmes de préservation de la fertilité, chez les patients humains autant que chez les spécimens animaux, bénéficieraient grandement d’une telle approche. Dans cette perspective, deux protocoles sont présentés qui favorisent la congélation ultra-rapide des ovocytes, également appelée vitrification, dans les ovocytes félins et ovins 3,4. Alors que Succu et ses collègues soulignent l’importance des conditions de culture post-réchauffement et du calendrier pour la restauration du potentiel de développement des ovocytes chez les donneurs juvéniles4 qui pourraient également avoir des implications chez les patients humains prépubères, Colombo et Luvoni concentrent leur attention sur le développement de protocoles favorables au terrain, visant principalement à sauvegarder la biodiversité de la faunesauvage 3.

Une option alternative à la congélation d’ovocytes est la cryoconservation de fragments d’ovaires. Ces fragments peuvent éventuellement être préalablement appauvris en ovocytes plus gros pour être destinés à d’autres procédures décrites par Brouillet et al.5. Des fragments d’ovaires devront ensuite être cultivés afin de permettre la croissance des follicules et des ovocytes fermés, jusqu’à ce que les stades appropriés soient atteints. Alternativement, ils peuvent être re-greffés6. Cette approche reste cependant largement expérimentale et, bien qu’elle ait connu un certain succès en fournissant une preuve de principe de la faisabilité, elle nécessite encore des efforts considérables non seulement du point de vue de la recherche et du développement, mais aussi au niveau de la biologie et de la physiologie fondamentales, comme le souligne la contribution apportée par Winship et ses collaborateurs7.

Enfin, la préservation de la fertilité implique obligatoirement la possibilité pour l’embryon formé de s’implanter et de se développer à terme. De ce point de vue, une approche visant à assurer une reconnaissance materno-fœtale appropriée faisant appel à des interventions chirurgicales mini-invasives chez le cheval est rapportée8.

Une collection complète d’approches biotechnologiques et chirurgicales est présentée ici pour les groupes de recherche et médicaux qui recherchent des méthodologies de pointe pour la préservation de la fertilité, dans l’espoir que le partage approfondi du protocole sera utile pour l’amélioration de la pratique existante et pour la réflexion critique sur les défis pertinents dans le domaine et sur la manière dont ils pourraient être surmontés.

Déclarations de divulgation

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

L’auteur tient à remercier la source de financement 'Programmi di Ricerca Scientifica di Rilevante Interesse Nazionale-PRIN 2017' par Ministero dell’Istruzione dell’Università e della Ricerca-MIUR, numéro de subvention 20172N2WL3_002.

Références

  1. Barros, R. G., Lodde, V., Franciosi, F., Luciano, A. M. In vitro culture strategy for oocytes from early antral follicle in cattle. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (161), e61625(2020).
  2. Liu, T., et al. OP-IVM: Combining in vitro maturation after oocyte retrieval with gynecological surgery. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (171), e61647(2021).
  3. Colombo, M., Luvoni, G. C. Minimum volume vitrification of immature feline oocytes. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (160), e61523(2020).
  4. Succu, S., Serra, E., Gadau, S., Varcasia, A., Berlinguer, F. Vitrification of in vitro matured oocytes collected from adult and prepubertal ovaries in sheep. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (173), e62272(2021).
  5. Brouillet, S., et al. Cryopreservation of oocytes retrieved from ovarian tissue to optimize fertility preservation in prepubertal girls and women. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (164), e61777(2020).
  6. Kawagoe, Y., Kawamura, K. Fertility preservation in patients with severe ovarian dysfunction. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (169), e62098(2021).
  7. Winship, A. L., Sarma, U. C., Alesi, L. R., Hutt, K. J. Accurate follicle enumeration in adult mouse ovaries. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (164), e61782(2020).
  8. Ponthier, J., de la Rebière, G., Salciccia, A., Deleuze, S. Endoscopy guided photoablation of endometrial cysts using a 980 nm laser with a contact fiber in mares. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (161), e61569(2020).

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