Conseil génétiqueet infertilité

Journée scientifiqueCollège de Gynécologie Médicale

Courchevel 2012

Dr Patrice CLEMENTLaboratoire CLEMENT

Unité de génétique et reproduction

8, avenue Henri Barbusse93150 LE BLANC MESNIL

17, avenue D’Eylau75116 PARIS

Relation infertilité et génétique

Gamétogenèse masculine et féminine Méiose

Phénomène chromosomique Gènes de méiose

Développement embryonnaire précoce

Phénomène chromosomique(aneuploïdie)

Gènes du Dt embryonnaireprécoce

Implantation embryonnaire Réceptivité utérine

Pourquoi une exploration génétique

• Causes génétiques ou cytogénétiques :- chez 15% des hommes- chez 10% des femmes

• Risque X 10 par rapport à une • Risque X 10 par rapport à une population normale.

• Évaluation du risque de transmission à la descendance (Conseil génétique).

Les buts de la consultation

• Comprendre l’origine de l’infertilité.• Rechercher des ATCD familiaux afin de dépister les couples à risque.

• Donner un conseil génétique éclairé • Donner un conseil génétique éclairé pour la décision du type d’AMP et l’éventualité d’un DPN (ou DPI).

Quelles explorations ?

Avant les tentatives d’AMP

Homme : azoospermie et OAT Femmes : IOP, FCS

Examens sur le sang périphérique (lymphocytes)

Génétiques

Cytogénétiques(lymphocytes) Cytogénétiques

Devant des échecs d’AMP

Examens des gamètes Examens des embryons

Examens chez l’homme

Toute recherche des causes génétiques d’infertilité chez un hommerepose d’abord sur:

- un examen clinique rigoureux- l’interprétation des données biologiques: spermogramme,

biochimie séminale, dosages hormonaux, etc…- l’étude de l’arbre généalogique

Infertilité de nature Infertilité de natureInfertilité de natureobstructive

Infertilité de naturenon obstructive

Spermatogenèse

Génétique et/oucytogénétique

Idiopathique

Absence congénitalebilatérale des canaux

déférents

Oligozoospermie et azoospermied’origine excrétoire.

Recherche de mutation du gène CFTR

ABCD et infertilité• ABCD = forme légère de CF. Même gène impliqué : CFTR. Maladie autosomique récessive.

• ABCD # 2% des cas d’infertilité.• ABCD # 2% des cas d’infertilité.• ABCD # 25% des cas d’azoospermie excrétoire.

• Population générale : 1/25 personne hétérozygote pour une mutation du gène CFTR (#5%).

Conseil génétique ABCD• Contexte familiale : cas dans la famille.• Les tests de routine ne diagnostiquent pas toutes les mutations (>1400) : couverture de 40 à 95% par les tests de routine (fonction ethnie).40 à 95% par les tests de routine (fonction ethnie).

• Peut être nécessaire d’aller plus loin … séquençage du gène.

• Rechercher une mutation chez la conjointe pour connaître le risque pour l’enfant.

Calcul de risque chez l’enfant avec recherche négativechez la conjointe.

Cas d’une population où le kit couvre 90% des mut.Le risque résiduelle pour la femme est :

Z=1/25 x (10/100)=1/250.

1 1/250

Risque = 1/500

Pour une population avec une fréquence de mut hétérozygote de 1/25,en fonction de la sensibilité du test :-Sensibilité de 90% Risque d’enfant atteint # 1/500-Sensibilité de 70% Risque d’enfant atteint # 1/80

Oligozoospermie et azoospermie d’origine sécrétoire

Origines chromosomiques(Cytogénétique)

Idiopathiques(Autres causes(Cytogénétique)

Origines génétiques

(Autres causesGénétiques ? )

# 80%

# 15 à 20 %

Azoospermie et oligozoospermiesécrétoire

Recherche des microdélétions du chromosome Y.

Recherche recommandée pour toute azoospermie sécrétoireou oligozoospermie:•inférieure à 5M/ml (société européenne de génétique humaine)•inférieure à 1M/ml (rapport HAS, 2007)

Confirmation d’absence de zone AZFpar biologie moléculaire :

AZFa, AZFb, AZFc

1

6

5

43

2

1 – DYS 221 3 – DYS 218 5 – DYS 212

2 – SMYC 4 – DYS 219 6 – DYS 215

1 – DYS 221 3 – DYS 218 5 – DYS 212

2 – SMYC 4 – DYS 219 6 – DYS 215

Quel conseil génétique ?• Possibilité d’amplification de la microdélétion au cours du temps

(penser à congeler).(Girardi et al, 1999)

• Corrélation avec l’histologie (Krausz et al, 2000; Vogt et al, 2005)AZFa, AZFb, AZFc

• Homme en AMP, avec une microdélétion de Y : transmission dans tous les cas à son fils.tous les cas à son fils.(Chang P.L. et al, Human Reprod, 1999.)

• Possibilité d’amplification de la microdélétion à la descendance.( Komori S, J. Hum. Genet., 2002.)

• Instabilité du chromosome Y microdélété : risque de perte du Y à la méiose et de naissance d’un enfant 45,X0 (Synd. de Turner).(Siffroi JP et al, HR, 1999; Patsalis P.C et al, Lancet, 2002.

.

Insensibilité aux androgènesSyndrome de Kennedy.

Gène AR au locus Xq11-q12•Mode récessif lié à l’X�Résultat normal : nombre de répétitions CAG < ou égal à 34�Mutation répétition de triplets CAG sup à 38�Mutation répétition de triplets CAG sup à 38�Fréquence 1/ 36 000 garçons�Gynécomastie à la puberté, fertilité réduite en raisond’une anomalie fonctionnelle du récepteur auxandrogènes et amyotrophie progressive.

Anomalies chromosomiques et spermatogenèse

Anomalies de structureAnomalies de nombre

TranslocationsRobertsoniennes

Translocationsréciproques

InversionsSyndrome deKlinefelter

Double Y

Marqueurschromosomiques

Mécanique chromosomique et infertilité

Remaniements chromosomiques peuvent :• Supprimer ou modifier la structure d’un gène impliqué dans la

fertilité (gamétogénèse, développement gonadique, fécondation, implantation…)

• Empêcher l’appariement des chromosomes homologues, et les recombinaisons chromosomiques indispensables à la méiose d’où recombinaisons chromosomiques indispensables à la méiose d’où un arrêt de la gamétogenèse.

• Des spermatocytes aneuploïdes peuvent ne pas entrer en méiose (ex du syndrome de Klinefelter). Blanco et al, 2000

• Des chromosomes transloqués peuvent s’apparier de façon anormale à la vésicule germinative d’où un arrêt de méiose.

• Ces blocages de méioses entraînent un processus apoptotique et une élimination des cellules germinatives (Brugnon F et al, HR 2006)

Gekas J, Thépot F et Turleau C. (Hum Reprod, 2001)Hommes entrant en protocole d’ ICSI en France:- 3,7% : anomalies des chromosomes sexuels- 2,4% : anomalies de structure des autosomesHommes avec azoospermie :- 15,9% : anomalies des chromosomes sexuels- 2,8% : anomalies de structure des autosomesHommes infertiles avec normozoospermie montrent:- 1,4% :anomalies des chromosomes sexuels (en mosaïque)- 1,6% : anomalies de structure équilibrée.

Clementini E et al, (Hum Reprod, 2005)Anomalies chromosomiques sur 2078 hommes (FIV et ICSI)Azoo + oligozoospermie <5M/ml : 7,7% anomalies chromosomiquesOligozoospermie entre 5 et 20M/ml : 3,4% anomalies chromosomiquesNumération > 20M/ml : 0,96% anomalies chromosomiques.

Ravel C et al (CECOS) (Hum Reprod, 2006)Caryotypes d’une population de 10 202 donneurs de spermes.Anomalies de caryotypes = 0,37%

Dans notre série sur un an Laboratoire CLEMENT

1732 caryotypes masculins pré-AMP

Diagnostic de 54 caryotypes anormaux (3,5%) :29 anomalies des gonosomes-15 caryotypes 47,XXY- 3 caryotypes 47,XYY- 1 caryotype 47,X,i(Xq)Y- 4 caryotypes en mosaïques : 45,X/46,XY; 47,XXY/46,XY; deux 47,XYY/46,XY- 2 caryotypes avec inversion du Y- 2 caryotypes avec inversion du Y- 2 caryotypes 45,X/46,X,idic(Yp)- 2 caryotypes 46,XX

23 anomalies de autosomes :- 7 translocations Robertsoniennes- 9 translocations réciproques- 6 inversions- 1 marqueurs dérivé du chromosome 14 en mosaïque.

Une translocation : 46,Y,t(X;4)Une double translocation : 44,X,-Y,der(15)t(Y;15)der(13;14)

Caryotype constitutionnel(European Journal of Human Genetics, 2002)

• A faire chez l’homme devant :- azoospermie, oligo sévère- avant une ICSI- avant une ICSI- sperme normal après plusieurs échecs

d’AMP (2, 3 ?) … voir plus tôt

Prise en charge du syndrome de Klinefelter

Anomalie fréquente : touche 1 homme / 700.Hommes azoospermes : fréquence = 11%Diagnostic effectué au caryotype constitutionnel : 47,XXY.Analyse par FISH de 100 cellules pour recherche d’une mosaïque.

Y a t il des spermatozoïdes testiculaires ?Les marqueurs habituellement utilisés sont peu discriminants dans ce cas.Les marqueurs habituellement utilisés sont peu discriminants dans ce cas.Volume testiculaire, taux de FSH et d’inhibine (Bailly M et al, Fertil Steril, 2003)

Les chances de trouver des Spz à la BT = 25 à 50%Yamamoto Y et al, Human Reprod, 2002

Conseil génétique :- risque faible d’une aneuploïdie des gonosomes.- la spermatogenèse se fait dans un environnement délétère : risque augmentéd’aneuploïdie des autosomes : 5 à 10% (Blanco et al, 2000; Siffroi et al, Andrologie 2001)

Anomalies de structures

• Translocations réciproques.• Translocations robertsoniennes• Translocations robertsoniennes• Inversions.

Des situations différents nécessitant un conseil génétique

Des situations irréversibles

• Mâle XX : recombinaison inégale entre Xp et Yq chez le père (chromosome X avec SRY)

• Translocation robertsonienne entre • Translocation robertsonienne entre homologue ex : rob (15q;15q)

Robertsonian translocation rob(15q;15q) Robertsonian translocation rob(15q;15q)

Disomic 15 (rob)Disomic 15 (rob)Disomic 15 (rob)Disomic 15 (rob) Nullisomic 15 Nullisomic 15 Nullisomic 15 Nullisomic 15 Monosomic 15 Monosomic 15 Monosomic 15 Monosomic 15

Possible segregations

Disomic 15 (rob)Disomic 15 (rob)Disomic 15 (rob)Disomic 15 (rob) Nullisomic 15 Nullisomic 15 Nullisomic 15 Nullisomic 15

Monosomic 15 Monosomic 15 Monosomic 15 Monosomic 15 Trisomic 15 Trisomic 15 Trisomic 15 Trisomic 15

ZYGOTEZYGOTEZYGOTEZYGOTE

22 years married, twelve pregnancies, 11 resulted i n spontaneous abortions, one resulted in postnatal de ath

22 years married, twelve pregnancies, 11 resulted i n spontaneous abortions, one resulted in postnatal de ath

Des situations à risque faible.

Pourquoi un conseil génétique ?

• Donner une estimation du risque au couple.

• Informer.• Orienter le couple vers :• Orienter le couple vers :- poursuite de l’AMP intra conjugal- +/- avec conseil d’un DPN- le DPI- le don de gamète

Human Reprod, 2004

Augmentation significative de la disomie dans NOA et de la disomie des gonosomes dans OA (Sperme testiculaire)

Azoospermie sécrétoires idiopathiques ?

Caryotype constitutionnel classique : n’explore pas toute les anomalies.

Utilisation de puces à ADN : puces Utilisation de puces à ADN : puces génomiques

Analyses des nombreux gènes de méioses et gènes de régulation

Puces d’expression

3000 Bacs et Pacs couvrant le génome (zone de 1MB)3000 Bacs et Pacs couvrant le génome (zone de 1MB)«« Caryotype très haute résolutionCaryotype très haute résolution.. »»

Analyse du gamète mâle

Examens de la qualité nucléaire des spermatozoïdes

Échecs de développement embryonnaire précoceFCS à répétition

Analyses des chromosomes des SpzCaryotype

Analyses de la structure de l’ADN

Hybridation in situ sur SpzFISH

Fragmentation de l’ADNDispersion de l’ADN

FISH sur sperme éjaculéHommes sans anomalie de caryotype.

Différentes études ont montré une corrélation entre anomalies du sperme (oligozoospermies) et:- augmentation des anomalies chromosomiques des spermatozoïdes (patients à caryotypes somatiques normaux)des spermatozoïdes (patients à caryotypes somatiques normaux)- échecs d’implantation et de développement embryonnaire précoce.

De Brecker et al (1991); Pang MG et al (1999); Huan g et al (1999)Vendrell et al (1999); Aran B et al (1999); Bernard ini et al (2000)Vegetti et al (2000); Levron J et al (2001); C Simo n et al, 2003Calogero et al (2001, 2003); Burrello et al, 2004

Hybridation In Situ sur Spz: analyse de l’aneuploïdie

X

Y

Image département de génétique. Laboratoire CLEMENT

18

X

Intérêt de la FISH sur Spz devant une anomalie chromosomique

Devant une anomalie chromosomique vue sur le caryotype constitutionnel, l’analyse par FISH de 1000 spermatozoïdes avec les sondes spécifiques permet de connaître le processus de ségrégation méiotique.processus de ségrégation méiotique.

Connaître le taux de Spz équilibrés et déséquilibrés.

Comprendre certains échecs de développement embryonnaireprécoce.

Permettre une aide au conseil génétique.

Combinaison de sondes pourCombinaison de sondes pour

derder(13;14)(q1(13;14)(q100;q1;q100))Normal

Équilibré

13 14

LSI 13 LSI 13 (SG)(SG)Tel 14q Tel 14q (SO)(SO)

Déséquilibrés

45,XY, 45,XY, derder(13;14)(q1(13;14)(q100;q1;q100))

Normal or balanced

LSI 13LSI 13 (SG)(SG)Tel 14qTel 14q (SO)(SO)

Nullisomy 14

Laboratoire CLEMENT

Translocation Normal (%)(Ség alterne)

Équilibré (%)(Ség alterne)

Déséquilibré(%)(Ség adjacente)

Références

t(14q;21) 70,8 16,7 12,5 Balkan et Martin (1983)

t(13p;14q) 50 42,3 7,7 Pellestor et col(1987)

t(13q;14q) 35,9 37,6 26,5 Martin (1988)

t(13p;15q) 46,3 43,3 10,4 Pellestor (1990)

t(15q;22q) 42,6 47 10,4 Martin et colTranslocations Robertsoniennes : 5 à 25% de Spz déséquilibrés

t(15q;22q) 42,6 47 10,4 Martin et col(1992)

t(21q;22q) 49,6 47 2,7 Syme et Martin (1992)

t(13q;14q) 37,8 53,3 8,9 Ogawa et col (2000)

t(14q;21q) 72,2Normal + équil

18,1 Rousseau et col (1995)

t(21q;22q) 38 22 36 Mennicke et col (1997)

t(14q;21q) 88,42 11,25 Honda et col (2000)

Translocations Robertsoniennes : 5 à 25% de Spz déséquilibrés

Translocations réciproques : 10 à 75% de Spz déséquilibrés

Examens chez la femme

Syndrome de l’X fragile.• Pathologie due à une expansion des triplets CGG dans l’exon 1 du gène FMR1 (Xq27.3).

• X fragile et infertilité :-15 à 25% des femmes pré mutées -15 à 25% des femmes pré mutées ont une IOP.-6,5% des femmes avec une IOP sont porteuses de la prémutation FRAXA.

• Conseil génétique nécessaire : risque de retard mental chez le garçon (DPN)

Anomalies chromosomiques #5% d’anomalie

• Anomalies de nombre :30% des aménorrhées primaires sont dues à un syndrome de Turner (45,X0 homogène ou en mosaïque).mosaïque).

• Anomalie de structure du chromosome X :importance région Xq13-21 et Xq25-27 dans IOP

• Anomalies de structure des autosomes.Plus souvent en cause dans les problèmes de FCS à répétition.

Caryo Fanny Briand

Des situations à haut risque

Risque de transmettre une anomalie chromosomique : 20 à 40%Conséquence de l’inactivation de l’X

Mère t(X;22)

Mère t(X;22)

Variant Klinefelter Variant Turner Trisomie X partielle

INSUFFISANCE OVARIENNE PREMATUREE

Dorfmann, 1999. gène DAZL1 (Deleted in Azoospermia Like) en 3p24 : gène candidat pour l’IOP et l’aménorrhée primaire.

Différents loci et gènes candidats

Davidson, 2000•Locus POF1 en Xq13 - Xq26 possède un break point: région avec 2 gènes candidats: E2F, HS6ST

Tachdjian G et al, 2007•Délétion Xq21.31 en cytogénétique conventionnelle avecduplication en Xp (incluant le gène SHOX) démontrée par microarray CGH.

Autres gènes impliqués

• Nombreux gènes impliqués dans l’infertilité féminine : ovogénèse, Dt embryonnaire précoce, implantation, embryonnaire précoce, implantation, autres pathologies (OPK…)

• Régulation de ces gènes !• Polymorphismes et facteurs environnementaux

ATL R&D Laboratory: 3000 Human BACS & PACS clones for nearly 1 MB genome covering ATL R&D Laboratory: 3000 Human BACS & PACS clones for nearly 1 MB genome covering &&

100 PCR products100 PCR products

: Prenatal Diagnosis, October 2005

Femme avec caryotype sanguin sans anomalie produit au moins 20% d’ovocytes avec un caryotype anormal, principalement aneuploïdies (augmente avec l’âge).

Analyse du contenu chromosomique des ovocytes en AMP

CaryotypeProblèmes techniques

très difficiles(Pellestor et al, 2005)

Analyse du 1er globule polaire(D.P.C.)

Examen en FISH

La biopsieDr François VIALARD

Poissy

La fixation du GP sur la lame

Dr François VIALARDPoissy

BR V RBV

6 7 der 7der 6

Choix des sondes de FISH

Sonde télomérique 6q

Sonde télomérique 7p

Sonde centromérique 6q

Dr François VIALARDPoissy

Les gamètes haploïdes attendus

Equilibrés Déséquilibrés

Dr François VIALARDPoissy

BVR

6 / 7

VR

7 / der 7

BBVR

6 / der 6

BRR

6 / der 7

BVR

der 6 / der 7

BVV

der 6 / 7

Dr François VIALARDPoissy

FISH sur noyauxDr François VIALARDPoissy

FISH sur GPDr François VIALARDPoissy

Patientes à haut risque d’aneuploïdies ovocytaires sans diagnostic préimplantatoire (DPI)

autorisé en France

1. Femmes âgées de plus de 38 ans1. Femmes âgées de plus de 38 ans

2. Femmes en échec d’implantation en fécondation invitro après le transfert de plus de 10 embryons

3. Femmes ayant eu des fausses couches spontanées (3ou +) et/ou des interruptions médicales de grossesses

Conclusion• Bilans génétiques et cytogénétiques doivent faire parties de l’exploration du couple infertile.

• Chez les deux membres du couple.• Chez les deux membres du couple.• Doivent être orientés par l’examen clinique.• Exploration peut aller au niveau des gamètes en cas d’échecs d’AMP (plusieurs échecs d’implantation ou FCS).