Cytogénétique des avortements spontanés à répétition
Chapitre III Cytogénétique des avortements spontanés à répétition
I – Cytogénétique des avortements spontanés à répétition
Plus de 50% de femmes subissent une ou plusieurs fausses couches au cours de leur vie.
La plupart des fausses couches surviennent à partir de la 12ème semaine de grossesse, ainsi, il a été estimé que 15% des grossesses (cliniquement reconnues) sont touchées (Rai et al., 2006).
Les anomalies génétiques aboutissent non seulement à une perte spontanée de grossesse mais également à des pertes récurrentes de celle-ci, en provoquant l’arrêt du développement embryonnaire (Feichtinger et al., 2017).
Les désordres génétiques représentent approximativement 25% des causes connues, alors que dans les cas inexpliqués, l’incidence peut être plus élevée.
Ces désordres pourraient impliquer le profil génétique des parents ou du fœtus, c’est pourquoi des tests doivent être effectués chez les deux parents ainsi que dans le matériel de la fausse couche.
L’analyse cytogénétique des produits d’avortement spontané fournit de précieuses informations sur la fréquence des anomalies chromosomiques dans divers groupes ethniques, leur étiologie, les risques de récidive et la suspicion d’une activité mutagène (Molazadeh et al., 2014).
Le caryotype présente une très bonne sensibilité en ce qui concerne le dépistage des anomalies chromosomiques de nombres et des aneuploïdies affectant les chromosomes sexuels qui représentent la plupart des assortiments chromosomiques fœtaux anormaux.
Il permet également le dépistage d’autres aberrations chromosomiques, tant numériques que structurales, selon une résolution de 10 millions de paires de bases (10 Mb) d’ADN (Rickman et al., 2006).
I-1- Caryotype du couple
Il est un élément fondamental du bilan des avortements spontanés à répétition ASR et doit être proposé à partir de trois FCS consécutives avec le même partenaire.
Cet examen peut permettre de découvrir chez les parents des anomalies chromosomiques constitutionnelles équilibrées (translocations, inversions), ou la présence d’aneuploïdies sexuelles (avant tout monosomie X, surtout en cas de mosaïque [45, X0/46, XX]) (Jaslow et al., 2010).
I-2- Caryotype du produit de fausse couche
Il a pour objectifs le diagnostic d’une anomalie chromosomique embryonnaire, la recherche d’une répétition d’une même anomalie ou la mise en évidence d’une anomalie chromosomique sporadique (acquise de novo).
L’inconvénient de cette technique est le risque de contamination par des cellules d’origine maternelle. Les anomalies du caryotype sont étiquetées chez 8,92% des couples ayant fait au moins deux avortements spontanés à répétition ASR, soit 15 sur 168.
En effet, cette prévalence est largement supérieure à l’incidence des anomalies chromosomiques dans la population générale, communément estimée à 0,7% (Franssen et al., 2005).
La plupart de ces anomalies sont des anomalies chromosomiques numériques ou aneuploïdies, et une minorité des cas sont causés par des anomalies chromosomiques structurales ou mosaïsme chromosomique (Goddijn et Leschot, 2000).
II- Cytogénétique des avortements spontanés à répétition
II-1- Les anomalies de structure
Les anomalies de structure affectent la fonction normale du gène touché ou la fonction d’autres gênes intervenant dans la poursuite de la grossesse (Theisen et Shaffer, 2010).
Ces anomalies peuvent être des délétions, des duplications, des translocations ou des inversions ; seules les translocations et les inversions jouent un rôle majeur dans les fausses couches spontanées à répétition.
Toutefois, pendant la gamétogenèse, la plupart des anomalies chromosomiques ont été développées de novo, tandis qu’une faible proportion a été héritée d’un parent qui a eu un réarrangement équilibré (Goddijn et Leschot, 2000).
II-1-1- La translocation réciproque
La translocation est une mutation génétique caractérisée par l’échange réciproque de matériel chromosomique entre des chromosomes non homologues après cassure sur chacun des chromosomes.
Si chacun des parents est porteur d’une translocation équilibrée, il est possible que leur enfant hérite d’une translocation déséquilibrée dans laquelle il y a un « morceau » de plus sur un chromosome et/ou un « morceau » manquant sur un autre.
Les patients porteurs de ces translocations n’ont pas de phénotype particulier en dehors de troubles de la fertilité. Ce type de translocation s’observe plutôt en cas d’avortements à répétition ou de stérilité (Sanlaville et Turleau, 2011).
On peut également retrouver des fusions centriques aussi appelées translocations robertsoniennes. Elles se produisent entre chromosomes acrocentriques (13, 14, 15, 21 et 22) par fusion centrique ou, le plus souvent, par cassures dans les régions juxta-centromériques.
La perte du bras court des chromosomes transloqués n’a pas de traduction clinique. Lors de la méiose, il existe un risque de formation de gamètes déséquilibrés donnant des zygotes trisomiques ou monosomiques pour la totalité d’un chromosome.
Le type des translocations contrôle le taux des risques des fausses couches spontanées, ce risque est plus élevé si la femme est la porteuse d’une translocation (Sanlaville et Turleau, 2011).
II-1-2- Inversion chromosomique
Anomalie fréquente chez les couples avec ASR, suite au crossing-over méiotique, des gamètes déséquilibrés se forment, due à une inversion de l’ordre des gènes.
Par ailleurs, l’inversion péricentrique est exposée à la formation de recombinants aneuploïdes, en fonction de la taille du segment inversé.
Un segment chromosomique de plus de 100 Mpb, soit plus de 50% du chromosome, est à l’origine de large recombinant dont le produit de conception résulte dans les avortements.
En revanche, aucun déséquilibre ne se produit pour les petites inversions dont la taille est inférieure à 50 Mpb, soit inférieure à 40% du chromosome.
Dans le cas intermédiaire, quelques gamètes recombinants seront formés (Anton et al., 2005). À côté de la taille, la probabilité du déséquilibre génétique dépend du segment chromosomique impliqué dans l’inversion, plus spécifiquement, les points de cassures générés.
Le risque reproductif au cours de l’inversion chromosomique soit multifactoriel et qu’il s’y s’ajoute un effet interchromosomique (EIC) à l’origine de l’augmentation des aneuploïdies (Demirhan et al., 2008).
II-2- Erreurs de méiose
Durant la méiose, le jeu diploïde parental habituel de 46 chromosomes est réduit au nombre haploïde de 23 chromosomes.
Des évènements non-disjonctionnels durant la méiose I ou II, pouvant toucher aussi bien les ovocytes que les spermatozoïdes, peuvent entraîner des produits de conception monosomiques ou trisomiques suite à la formation d’un gamète avec un chromosome en plus ou en moins par rapport au nombre haploïde.
À l’exception de la monosomie X complète, il apparaît que les monosomies autosomiques sont létales au début du développement embryonnaire et ne sont généralement pas identifiées dans les grossesses évolutives (Haoud, 2014).
II-3- Les anomalies de nombre
De manière générale, la plupart des anomalies chromosomiques rencontrées résulte soit d’une erreur méiotique, soit une erreur mitotique (menant à un mosaïcisme), soit d’une erreur lors de la fécondation (Haoud, 2014).
II-3-1- Les dysgonosomies du chromosome X
C’est une anomalie qui touche le nombre des chromosomes X et est responsable majoritairement d’infertilité primaire.
La plupart de ces aneuploïdes résultent principalement des erreurs au cours de la méiose chez la femme tandis que < 5% résultent des erreurs méiotiques chez l’homme (Hassold et Hunt, 2009).
Des études de Fécondation In Vitro (FIV) ont suggéré que l’apparition des aneuploïdies ovocytaires est menée suite à une sensibilité élevée des ovocytes envers les désordres méiotique et les changements chiasmatiques.
Cette sensibilité ovocytaire est liée à l’âge maternel avancé qui favorise l’incidence des non-disjonctions chromosomiques (Chiang et al., 2012). Généralement, les formes mosaïques sont plus fréquentes chez le couple victimes d’ASR.
Il s’agit le plus souvent d’une monosomie (45;XO) ou d’une trisomie (47;XXY) respectivement chez les femmes et les hommes.
En revanche, parmi les dysgonosomies homogènes, le syndrome triple X est aussi fréquent chez les femmes victimes d’ASR. Les grossesses avec monosomie X ont un phénotype considérablement variable et peuvent présenter une dysmorphie marquée.
La plupart de ces grossesses subit un arrêt de croissance embryonnaire précoce et se présente sous forme d’un sac gestationnel vide, ou sous forme d’un petit nodule nécrotique du tissu embryonnaire pendant au bout du cordon ombilical (Solveig et Pflueger, 2005).
Les monosomies chromosomiques sont relativement rares, 9% des aneuploïdies correspondent aux monosomie X et 0,5% d’associations trisomies-monosomie X (Stephenson et al., 2002).
II-3-2- Les trisomies
Les trisomies sont relativement fréquentes et représentent le groupe d’anomalies le plus souvent rencontrées conduisant à une perte de grossesse spontanée. Environ le quart des caryotypes de produits avortés spontanément sont trisomiques.
Toutes les trisomies autosomiques ont été rapportées dans les différentes études menées à la seule exception du chromosome 1, pour lequel, la trisomie semble létale avant même l’implantation et aurait peu de chances de subsister assez longtemps pour être mise en évidence dans les séries habituelles des AS.
La majorité des produits de conception trisomiques, même ceux avec des caryotypes viables chez le nouveau-né, se termine par une fausse-couche. Les trisomies autosomales sont fréquemment détectées et représentent jusqu’à 60% de toutes les aneuploïdies.
La trisomie 16 suivie de la trisomie 22 sont toutefois les plus fréquentes, tandis que la trisomie 1 est rarement détectée dans les produits de la conception.
La majorité des trisomies autosomiques est d’origine maternelle, avec des erreurs lors de la première division de la méiose plus fréquentes que lors de la deuxième division de la méiose, mais ceci varie en fonction du chromosome impliqué.
La prédisposition à la non-disjonction ne peut pas être la même pour tous les chromosomes et le risque de récidive peut dépendre du chromosome impliqué dans la trisomie, du parent apportant le chromosome supplémentaire et du risque de base associé à l’âge maternel (Sheth et al., 2013).
II-4- Erreurs de la mitose
Une mauvaise ségrégation lors de la première division mitotique peut donner lieu à une tétraploïdie. Les conceptus tétraploïdes sont généralement « éliminés » très tôt lors de la grossesse, bien qu’il existe de rares exceptions.
La non-disjonction mitotique se traduit souvent par un mosaïcisme qui est caractérisé par la présence de deux ou plusieurs lignées cellulaires avec une constitution chromosomique différente.
Lorsque la non-disjonction se produit très tôt, elle peut entraîner un modèle généralisé de mosaïcisme, tandis que sa survenue plus tard dans la grossesse peut conduire à un mosaïcisme limité à l’un des deux : soit le fœtus, soit le placenta (Haoud, 2014).
II-4-1- La mosaïque placentaire et germinale
Le mosaïcisme placentaire confiné est un problème potentiel, même chez le fœtus à caryotype normal.
Sa présence a été associée à des niveaux de hCG anormaux et est de mauvais pronostic quant à l’issue de la grossesse, pouvant entraîner soit un Retard de Croissance In Utéro (RCIU), soit une Mort Fœtale In Utéro (MFIU), soit à un avortement spontané (Kalousek et Barrett, 1994)
Un caryotype fœtal normal n’exclut pas une anomalie cytogénétique dans le placenta pouvant être à l’origine d’une interruption spontanée de la grossesse, ce qui suggère la nécessité d’analyser à la fois le caryotype fœtal et celui des tissus placentaires dans les naissances mortes inexpliquées.
Des études moléculaires ont montré que les aneuploïdies autosomiques en mosaïque peuvent provenir soit d’erreurs mitotiques post-zygotiques soit d’erreurs méiotiques avec correction post-zygotique avec perte subséquente de l’un des chromosomes surnuméraires conduisant à la production d’une lignée cellulaire euploïde ou bien duplication du chromosome en monosomie à l’origine d’une lignée cellulaire euploïde responsable d’une disomie uniparentale.
La probabilité de survenue de l’un ou de l’autre des mécanismes peut varier en fonction du chromosome impliqué.
Robinson et ses collègues suggèrent que les trisomies en mosaïque impliquant les chromosomes 13, 18, 21, et X sont le plus souvent dues à une perte somatique d’un chromosome surnuméraire issu d’une non-disjonction méiotique.
D’autre part, la trisomie 8 en mosaïque peut avoir plus de probabilité de survie lorsque la lignée aneuploïde survient tardivement comme le résultat d’une erreur mitotique post-zygotique, dans un produit de conception chromosomiquement normal à l’origine.
Le mosaïcisme placentaire pourrait être un facteur déterminant dans la survie des embryons trisomiques.
Des cas de trisomie 13 et 18 qui survivent à terme semblent avoir une lignée de cellules diploïdes dans le cytotrophoblaste.
Par contre, le mosaïcisme ne semble pas être à un facteur de survie dans le cas de la trisomie 21, sans doute à cause des effets moins délétères de cette trisomie sur la fonction placentaire (Kalousek et al., 1989).
II-5- Les erreurs de la fécondation
Des erreurs survenant lors de la fécondation peuvent conduire à des grossesses avec un lot chromosomique supplémentaire complet (triploïdie) et des grossesses diploïdes anormales dans lesquelles les deux lots chromosomiques proviennent d’un seul et même parent (grossesse môlaire ou môle hydatiforme).
Un jeu chromosomique haploïde supplémentaire d’origine maternel (digynie) ou paternel (diandrie) peut entraîner un embryon triploïde.
Un caryotype à 69,XYY est indicatif de l’origine paternelle du lot chromosomique supplémentaire, tandis qu’un caryotype 69,XXX ou 69,XXY, peuvent être le résultat soit d’une digynie soit d’une diandrie.
Différents évènements peuvent conduire à la présence d’un jeu chromosomique supplémentaire. Les triploïdies d’origine paternelle résultent de la fécondation d’un ovule haploïde par deux spermatozoïdes, ou de la fécondation de l’ovule par un spermatozoïde diploïde (Haoud, 2014).
II-5-1- Polyploïdie chromosomique
Elle peut se traduire sous forme de triploïdie, (3n=69) ou tétraploïdie (4n=92). La triploïdité est relativement plus fréquente que la tétraploïdité, représentant environ 10% de la perte de grossesse précoce.
L’embryon polyploïde se produit indépendamment de l’âge maternel et peut résulter d’un ensemble d’haploïdes supplémentaires, maternel ou paternel (Filges et al., 2015).
La dispermie est en général la cause commune de toutes les triploïdies, mais elle peut être également le résultat de la formation des ovocytes diploïdes provoqués par des erreurs méiotiques maternelles.
La tétraploïdie, quant à elle, représente environ 2% des pertes précoces de grossesses et est habituellement causée par des erreurs qui surviennent après la fécondation.
Des études ont révélé une relation entre l’origine de la polyploïdie chromosomique et le développement fœto-placentaire.
Un ensemble de chromosomes supplémentaires paternel est associé à un fœtus en croissance normale mais un grand placenta cystique, tandis que l’origine maternelle de la polyploïdie est associée à un retard sévère de croissance intra-utérine du fœtus (Hardy et al., 2015).
II-6- Les anomalies mineures
II-6-1- Les variants chromosomiques
Le nombre d’accidents abortifs augmentés chez le couple, dont l’un est porteur du variant chromosomique, permet d’évoquer leurs rôle important dans la genèse des troubles reproductifs. En effet, ces variants concernent des gros satellites surajoutés sur des chromosomes acrocentriques (13, 14, 15, 21 et 22) (Frikha et al., 2012).
L’élargissement de l’hétérochromosome de ces derniers a été rapporté dans des études concernant des couples colligés pour des troubles de la reproduction. Il semble que l’hétérochromatine élargie a tendance à s’agréger avec d’autres blocs hétérochromatiques par le biais de ces séquences d’ADN satellites.
Cela peut favoriser les non-disjonctions et aboutir à des trisomies qui sont létales dans plus de 50% des cas.
Il est donc difficile d’exclure la contribution de telles anomalies sur le produit de conception ; cependant, le rôle de l’hétérochromatine et des variants, bien que possible, reste hypothétique (Frikha et al., 2012).
II-6-2-Biais de l’inactivation de l’X
Certains couples font préférentiellement des FCS sur les embryons mâles et ne donnent naissance qu’à des filles, faisant évoquer l’hypothèse de maladies géniques létales récessives liées à l’X transmises par la mère.
L’exemple le plus connu est celui de l’incontinenta pigmenti, maladie létale chez l’individu de sexe mâle et diagnostiquée chez les femmes porteuses à l’état hétérozygote par l’existence de taches cutanées pigmentées.
Toutefois, d’autres maladies récessives liées à l’X létales chez l’embryon mâle pourraient être responsables de FCS précoces.
Or, l’existence d’un X porteur d’une telle mutation chez une femme entraîne un biais d’inactivation de ses chromosomes X avec une inactivation préférentielle de l’X muté souvent supérieure à 10/90.
Ce déséquilibre d’inactivation de l’X peut être mis en évidence par biologie moléculaire qui différencient les gènes méthylés ou non parmi les X d’origine maternelle et paternelle.
Toutefois, la limite entre normal et pathologique est difficile à définir, d’autant plus que le taux d’inactivation de l’X varie avec l’âge et avec le tissu étudié (Sharp et al., 2000).
II-7- Les troubles de gène unique et polymorphisme nucléotidique simple
La fécondation des ovocytes et l’implantation d’embryons sont des processus très compliqués contrôlés par des centaines de molécules codées par plusieurs gènes. Toutefois, le dépistage de ces gènes est potentiellement difficiles (Quintero-Ronderos et al., 2017).
La mutation de certains gènes, tel que le gène associé au syndrome de Smith-Lemli-Opitz, au méthémoglobinémie ainsi que le gène associé à l’anémie falciforme peuvent être impliqué dans l’étiologie des avortements spontanés à répétition ASR (Lazarin et al., 2017).
Le polymorphisme nucléotidique correspond à une variation ou un remplacement d’un nucléotide qui se produit à une position spécifique dans le génome.
Certaines mutations sont responsable de ce polymorphisme, ainsi, la majorité de ces variations ne modifient pas la fonction cellulaire et n’ont donc aucun effet.
Cependant, d’autres Polymorphisme Nucléotidique Simple (SNP) ont été découverts lors de la contribution au développement de certaines pathologies sévères parmi lesquelles : les avortements spontanés à répétition ASR (Salk et al., 2018).
Le gène qui code pour l’enzyme de l’oxyde nitrique synthase endothéliale joue un rôle clef dans l’angiogenèse utérine et placentaire et il est exprimé par les syncytiotrophoblastes pendant la grossesse.
Un polymorphisme au niveau de ce gène pourrait modifier son expression et induire par conséquence un avortement spontané (Azani et al., 2017 ; Zhao et al., 2019).
Les gènes de la métalloproteinase-2 (MMP2) et de la métalloproteinase-9 (MMP9) sont essentiels à la prolifération cellulaire, à l’apoptose et à l’angiogenèse. Leur expression et activation par les trophoblastes est indispensable pour une grossesse normale.
Dans certains cas d’ASR, plusieurs SNP ont été détectés au niveau des séquences promotrices de ces gènes (Li et al., 2018).
II-8- Fausses couches spontanées à répétition inexpliquées
En dehors des rares cas d’anomalies chromosomiques létales mises en évidence sur la culture du trophoblaste, toutes les FCS sont inexpliquées et l’enquête étiologique précédemment décrite ne recherche que des facteurs favorisants, dont certains sont accessibles à des traitements.
Dans une série publiée en 1996 par Stephenson et portant sur 197 couples avec au moins trois ASR, aucun facteur potentiellement étiologique n’est retrouvé dans 42,6% des cas (Stephenson, 1996).
Environ la moitié de ces fausses couches précoces inexpliquées pourraient être en relation avec une cause génétique male.
Dans les autres cas, une réponse allo-immune du fait d’un défaut d’induction de tolérance vis-à-vis des antigènes paternels pourrait être à l’origine de la perte fœtale (Stern et Chamley, 2006).
II-9- Prévalence des anomalies chromosomiques en fonction du nombre de FCS
L’identification d’un avortement spontané cytogénétiquement normal pourrait être plus intéressante cliniquement que l’identification d’une grossesse aberrante.
L’augmentation du risque d’avortement spontané avec le nombre d’accidents antérieurs est un argument en faveur de la réalité d’un syndrome d’ASR.
En effet, si les événements étaient indépendants, le risque d’avoir deux AS successifs serait de 2,3% et pour trois AS de 0,34%. Or, après un avortement, le risque moyen de récidive est de 20%, après deux AS de 28%, après trois AS de 30% et de 45% après quatre.
De plus, la probabilité d’avoir un enfant vivant diminue de 23% à chaque avortement supplémentaire au-delà de trois avortements (Horne et Alexander, 2005). Le risque d’AS augmenté avec :
- La gravidité, quelle que soit l’issue des grossesses précédentes : ainsi, on distingue les avortements spontanés à répétition ASR primaires (en l’absence d’accouchements antérieurs) et les ASR secondaires (après la naissance d’un enfant) ; toute naissance entre les AS ramène le taux de récidive à 10% environ.
- L’âge des femmes (25% de risque après trois AS pour un âge inférieur à 30 ans versus 52% pour un âge supérieur à 40 ans).
- La notion d’infertilité chez le couple.
Par ailleurs, les études fondées sur l’évaluation pronostique chez le couple souffrant d’avortement spontanés à répétition ASR ont constaté une décroissance du taux de naissances en fonction du nombre de FCS.
Cependant, certains auteurs ont noté une décroissance de l’incidence des anomalies chromosomiques au fil de la récurrence des ASR.
D’autres ont constaté que la prévalence des anomalies chromosomiques parentales est indépendante du nombre de FCS (Carp et al., 2004).
