Caractérisation de la cohorte ovocytaire normale et pathologique après stimulation ovarienne : exemple de l'endométriose

Characterization of normal and pathological oocyte-cohort after ovarian stimulation : example of endometriosis

• Auteur / Autrice : Khaled Pocate-Cheriet
• Direction : Charles Chapron, Jean-Philippe Wolf
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Reproduction
• Date : Soutenance le 14/12/2020
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Cochin (Paris ; 2002-....)
• Jury : Président / Présidente : Pietro Santulli
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pietro Santulli, Pascale May-Panloup, Christophe Poncelet, Florence Boitrelle
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Pascale May-Panloup, Christophe Poncelet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métabolomique

Stimulation de l'ovulation

Endométriose

Mots clés libres

Endométriose

Métabolomique

Liquide folliculaire

Sérum

Endométriome

Endométriose profonde

Développement embryonnaire

Blastocyste

Naissance

Endometriosis

Metabolomics

Follicular fluid

Serum

Endometrioma

Deep infiltrating endometriosis

Embryo development

Blastocyst

Livebirth

Résumé

L'endométriose est une pathologie gynécologique bénigne fréquente, définie par la présence de tissu endométrial en dehors de la cavité utérine. Ce tissu ectopique hormonodépendant est responsable de saignements lors du cycle menstruel utérin. L'évolution de la maladie est chronique avec une atteinte inflammatoire et sa physiopathologie reste mal élucidée. Différents phénotypes de la maladie ont été décrits selon la localisation des lésions incluant l'endométriose superficielle, profonde et l'endométriome (atteinte ovarienne). L'endométriose affecterait environ 10% des femmes en âge de procréer. Parmi les différentes théories concernant sa pathogenèse, l'hypothèse la plus largement reconnue est fondée sur la théorie de la régurgitation menstruelle. Lorsqu'elle est symptomatique, l'endométriose peut se manifester par des douleurs pelviennes importantes telles que la dysménorrhée ou la dyspareunie, avec un retentissement majeur sur la qualité de vie dans ses différentes composantes. L'endométriose peut également s'associer à une infertilité affectant environ 40% des femmes endométriosiques et dont les causes restent encore mal expliquées. Un des mécanismes responsables serait l'atteinte de la qualité ovocytaire. Cette hypothèse reste largement débattue en raison des moyens d'évaluation limités dont nous disposons actuellement. Afin de mieux comprendre l'impact de l'endométriose sur la compétence de l'ovocyte, nous avons fait le choix d'une méthode d'évaluation novatrice et fonctionnelle à savoir la métabolomique. Nous avons d'abord étudié le profil métabolique dans le sérum de patientes endométriosiques. Nous avons mis en évidence une modification de la balance énergétique avec l'activation de voies alternatives associée à une consommation accrue de certains acides aminés impliqués dans la synthèse de protéines de la phase aiguë de l'inflammation. Enfin, le phénotype de la maladie était associé à un profil métabolique sérique spécifique chez les patientes ayant un endométriome. Nous avons ensuite étudié la composition du liquide folliculaire, milieu dans lequel l'ovocyte réalise sa croissance et sa maturation lors de la folliculogenèse. Nous avons confirmé l'existence d'une différence de sa composition chez les patientes endométriosiques lorsqu'elles étaient comparées aux patientes contrôles mais également entre-elles, avec la description d'une signature métabolique spécifique en cas de présence d'un endométriome. Comme dans le sérum, une modification de la balance énergétique au profit de la lipolyse a été objectivée et confirmée en cas de présence d'endométriome ainsi que l'existence d'une dysfonction mitochondriale qui pourrait potentiellement affecter la fertilité des patientes endométriosiques. Tous ces résultats nous ont amené à confronter les données obtenues en métabolomique à celles portant sur le développement embryonnaire et celles concernant les issues cliniques après transfert d'embryon in utero en termes de grossesse et de naissance. Nous avons ainsi observé une activation accrue des voies énergétiques, principalement celle de la glycolyse anaérobie, associée à une activation de la voie mTOR dans les liquides folliculaires à l'origine d'une bonne qualité embryonnaire et de l'obtention d'une naissance. Ainsi, les besoins énergétiques augmentés, révélés par la composition spécifique du liquide follicullaire, étaient corrélés aux issues positives en assistance médicale à la procréation, en termes de développement embryonnaire et d'issues cliniques après transfert embryonnaire in utero chez les patientes endométriosiques.

Endometriosis is a frequent gynecological disease characterized by the presence of endometrial cells outside the uterine cavity. This hormonal-dependent ectopic tissue is responsible for bleeding during menstrual cycles leading to a chronic inflammation and its pathophysiology is poorly understood. Different phenotypes of this disease have been described, including superficial endometriosis, deep infiltrating endometriosis, and ovarian endometrioma. Endometriosis affects 10% of women of reproductive age. Among the various theories regarding its pathogenesis, the most widely recognized hypothesis is based on the retrograde menstruation theory. Endometriosis can cause severe pelvic pain such as dysmenorrhea or dyspareunia, with a major impact on the quality of life in its various components. Endometriosis can also be associated with infertility, affecting approximately 40% of endometriotic women. Its mechanisms are still poorly understood. One could be the oocyte quality impairment in presence of the disease. This hypothesis is still under debate due to the limited available tools for its evaluation. In order to better understand the impact of endometriosis on oocyte competence, we have used the metabolomic approach for the evaluation which is innovative and more functional. We first studied the metabolic profile in the serum of endometriotic patients. We have demonstrated that a modification of the energy balance with the activation of alternative pathways was associated to an increased consumption of certain amino acids involved in the synthesis of proteins in the acute phase of inflammation. Moreover, we have shown the existence of a specific serum metabolic signature according to the phenotype especially in patients with endometrioma.Then we studied the follicular fluid composition because it is the environment in which the oocyte grows during folliculogenesis. We confirmed the existence of a difference in its composition in endometriosis patients when compared to control but also between them, with also the presence of a specific metabolic signature according to the phenotype especially in presence of endometrioma. Our findings confirmed those obtained from serum analysis with a modified energetic balance in favor of lipolysis especially in the presence of endometrioma. We have also described the existence of a mitochondrial dysfunction which could potentially affect the fertility of endometriosis patients. All these results have led us to compare the data obtained in metabolomics with those relating to embryonic development and those concerning clinical outcomes after embryo transfer in terms of pregnancy and livebirth. Thus, we have observed an increased activation of the anaerobic glycolysis, associated to an activation of mTOR signaling pathway in follicular fluids leading to good embryo quality and livebirth occurrence. So, the increased energy needs in endometriotic patients, revealed by the specific composition of their follicular fluid, were correlated to positive outcomes in assisted reproductive technology in terms of embryo development and clinical outcomes after embryo transfer.