COMMENT AMÉLIORER L IMPLANTATION COTÉ BIOLOGIQUE OPTIMISER L ENDOMÈTRE

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1 COMMENT AMÉLIORER L IMPLANTATION COTÉ BIOLOGIQUE OPTIMISER L ENDOMÈTRE Nathalie Lédée, Marie Petitbarat, Katia Vezmar, Mona Rahmati Guy cassuto, Dominique Bouret, Richard Balet

2 LA RÉCEPTIVITÉ UTÉRINE EST UN PROBLÈME CENTRAL EN REPRODUCTION 1 couple sur 7 présente des problèmes d infertilité En fécondation in vitro, seuls 20% des embryons transférés aboutissent à la naissance d un enfant (but: taux d implantation de 40%) Une réceptivité utérine inadéquate serait impliquée: - Dans les echecs post FIV-ICSI mais aussi les fausses couches à répétition, les retards de croissance intra-utérin et la pre-éclampsie Or, il n existe pas d évaluation en routine de la réceptivité utérine en dehors de bilans anatomiques indispensables (échographie et l hystéroscopie) Enjeu Majeur

3 10 ans de recherche «implantation et dialogue cytokinique maternofœtale» U-782 puis U-976 EMBIC DÉMARCHE D INNOVATION Objectif Proposer aux cliniciens une évaluation moléculaire endométriale afin de les guider dans la prise en charge des patientes en échecs d implantation.

4 EVIDENCE D UN DIALOGUE PRÉ- PÉRI CONCEPTUEL IMMUNITAIRE ENTRE L ENDOMÈTRE ET L EMBRYON From Hiroshi Fujiwara, Mol human Reprod 2010

5 DES CONDITIONS FAVORABLES À CETTE SEMI ALLOGREFFE SONT PRÉSENTES DE MANIÈRE EXCLUSIVE EN FENÊTRE D IMPLANTATION

6 FENÊTRE D IMPLANTATION phase non réceptive phase réfractaire jours p.o. fécondation entrée dans l utérus éclosion phase réceptive J21 - J24 «Fenêtre d implantation»

7 LE SWITCH IMMUNITAIRE EN FENÊTRE D IMPLANTATION PHASE PROLIFERATIVE Cellules Immunitaires de l immunité adaptative : Neutrophiles: Phase proliférative Lymphocytes B: Phase proliférative PHASE LUTEALE MOYENNE Acteurs de l immunité INNEE Cellules Natural Killers (60%) Cellules T Régulatrices Macrophages Cellules Dendritiques

8 AUGMENTATION DES CELLULES UTERINE NATURAL KILLER DANS L ENDOMÈTRE ET LA DECIDUA Menstrual Proliferative phase Secretory phase First trimester pregnancy Term pregnancy NK cells: 2-3% 20-40% 60-70% 70-80% 2-3% Adapted from: Jones RL et al J Clin Endocrinol Metab 2004; Kitaya K et al J. Reprod. Immunol 2007

9 UTERINE NATURAL KILLERS : LEURS SPÉCIFICITÉS Phénotype différent des NK circulants NK circulantes Sécrétion cytokinique Facteurs pro-angiogéniques Faible toxicité spontanée unk CD56+ Potentiel cytotoxique modulable en fonction de l environnement cytokinique Cooper, 2001 ; Koopman, 2003 ; El Costa, 2008 ; Manaster, 2010

10 LA DOCUMENTATION DE L ENVIRONNEMENT CYTOKINIQUE DES CELLULES IMMUNITAIRES NOUS PERMET D APPROCHER LEUR FONCTION - POSITIVE : ANGIOGENIQUE ET IMMUNOTROPHIQUE - NEGATIVE: CYTOTOXIQUE ET PRO-APOPTOTIQUE RECRUTEMENT ET MATURATION ACTIVATION ET MODULATION

11 RECRUTEMENT, MATURATION, ACTIVATION DES CELLULES IMMUNITAIRES IL-15 IL-18 Recrutement des unk Maturation des unk Immunomodulation par Fn- 14 Barber, 2003 Keskinn, 2007 Manaster, 2008 Franchi, 2008 Petitbarat, 2009, 2010 Bivalente: action Th-2 positive MAIS qui devient Th-1 cytotoxique en excès Angiogenèse locale Déstabilisation artères spiralées Immunomodulation par TWEAK Verma, 2000,Yoshino, 2001;Goldman-wohl, 2004 Lédée, 2005, 2006, 2008;Petitbarat, 2009, 2010

12 TWEAK (TNF WEAK INDUCER OF APOPTOSIS) SYSTÈME IMMUNOREGULATEUR PROTECTEUR DE L EMBRYON PENDANT L IMPLANTATION Modele KO murin TWEAK -/- NK cells très abondant Exces d IFN-γ et IL-12: deviation vers un environnement Th-1 cytotoxique L expression de TWEAK est anormal en modèle abortif Une expression faible utérine de TWEAK pendant la période initial de l implantation en modèle abortif versus contrôle (CBA/JxDBA/2 versus) CBA/J x BALB/c) Mais Une neutralisation par le TWEAK corrigeait les taux élévé de resorbtion modèle KO TWEAK -/- (Mas et al, 2008)

13 LE TWEAK EST UN PROTECTEUR IMMUNOLOGIQUE PROTÉGEANT L EMBRYON DE LA DESTRUCTION PAR LES CELLULES UNK DURANT L IMPLANTATION HUMAINE - Expression fixe du TWEAK durant le cycle dans l endomètre (Petitbarat et al, 2010) - En cas d excès de cytokines pro-inflammatoires (IL-18 et IL-15), seuls les CAS présentant une expression haute de TWEAK n activeront pas ses récepteurs cytotoxiques des unk (NKp46) (Petitbarat et al, 2011): Neutralisation de l excès cytokinique chez l humain - TWEAK: «yin Yang» du TNF (Editorial de Nature, 2007) Ratio IL-18/TWEAK: BIOMARQUEUR de l environnement cytokinique endométrial des cellules immunologique nous informant de leur comportement au moment de l implantation

14 IMPLANTATION EMBRYONNAIRE apposition adhésion invasion PHENOMENE EN ETAPE nécessitant sur le versant endometrial - une déstabilisation inflammatoire transitoire - suivie de l établissement d un environnement cytokinique tolérogène

15 ECHEC D IMPLANTATION UN DÉFAUT D ADHÉSION apposition adhésion invasion Déplétion Cytokinique : - Absence de mobilisation des cellules immunitaires - Immaturité des cellules immunitaires (nombre normal ou augmenté): IL-15 basse, IL-18 basse - Insuffisance de vascularisation endométriale - Insuffisance de réactivité pour l adhésion

16 ECHEC D IMPLANTATION PAR UNE CYTOTOXICITÉ ET UNE APOPTOSE EXCESSIVE apposition adhésion invasion Excès Cytokinique : - Hyper activation des cellules unk qui sont alors capable de détruire l embryon et de déclencher un processus apoptotique généralisé de l endomètre. (IL-18/TWEAK, IL-15/Fn-14 élévés) - L embryon est détruit car reconnu comme non-soi.

17 APPLICATIONS PRATIQUES EXPLORATION DE LA RÉCEPTIVITÉ UTÉRINE ETABLISSEMENT DE PROFILS ENDOMÉTRIAUX PERSONNALISATION DES THÉRAPEUTIQUES

18 Biopsie Endometriale J 21 - J 24 EVALUATION ENDOMETRIALE EN PRATIQUE

19 EVALUATION ENDOMETRIALE EN PRATIQUE Datation Histologique Biopsie Endometriale J 21 - J 24

20 EVALUATION ENDOMETRIALE EN PRATIQUE Datation Histologique Compte des unk Biopsie Endometriale J 21 - J 24

21 EVALUATION ENDOMETRIALE COMPLETE: 87% DES CAS Datation Histologique Compte des unk Expression Cytokinique Biopsie Endometriale J 21 - J 24

22 INTERPRÉTATION DES DYSRÉGULATIONS Haut HYPER Haut HYPER IL18/TW Haut IL15/Fn14 Normal Bas Normal lnorma HYPO Normal unk Haut HYPER Bas HYPO Normal IL15/Fn14 Normal Normal Bas HYPO Bas HYPO Organigramme Décisionnel (EP )

23 DEUX GRANDS CADRES PATHOLOGIQUES RESPONSABLE D ÉCHECS SOUS-ACTIVATION ENDOMETRIALE Insuffisance de sécretion cytokinique Migration insuffisante cellules unk Immaturité des cellules unk SUR-ACTIVATION ENDOMETRIALE Migration excessive unk Exces de cytokines Defaut immunorégulation locale PROBLEME LORS de L ADHESION PROBLEME LORS de L INVASION REJET-APOPTOSE Personnalisation de la prise en charge

24 PROFILS ENDOMETRIAUX SOUS-ACTIVATION ENDOMETRIALE SUR-ACTIVATION ENDOMETRIALE Insuffisance de sécrétion cytokinique (IL-18/TWEAK bas) Migration insuffisante cellules unk (unk<10) Immaturité des cellules unk (IL-15 bas) Probleme = Adhesion Migration excessive unk Excès de cytokines activant les unk en Lymphocytes activated killer cells Défaut immunorégulation locale Probleme = Invasion

25 PERSONNALISATION DU SOIN

26 PERSONNALISATION DU SOIN SOUS-ACTIVATION ENDOMETRIALE AUGMENTER LA REACTIVITE LOCALE SUR-ACTIVATION ENDOMETRIALE CONTROLER L activation des cellules immunitaires Biopsie J21 cycle précédant la FIV Narvekar, Almog, Karimzadeh, Gnainsky, 2010 Limiter l hyper-œstrogenie : Stimulation Minimale ou TEC en cycle spontané Murakami,2005 ; Lédée, 2006 ; Ashworth,2010 Exposition au liquide séminal Roberston 2006, 2008, 2010 Eviter tout geste le cycle précédant Rechercher un foyer infectieux Hyper-stimulation ovarienne Augmenter les doses d utrogestan PRINCIPE Actif: Corticoïdes. Nouvelles stratégies Intralipides?... HBPM? hcg phase lutéale (Kane, 2008)

27 RÉSULTATS SUR UNE COHORTE DE 302 CAS EN ECHECS D IMPLANTATION PLUS DE 6 EMBRYONS TRANSFÉRÉS SANS GROSSESSE ÉVOLUTIVE

28 PROVENANCE DES ÉCHANTILLONS Envoi du matériel et de la procédure Reception des prélevements Analyses Envoi du CR personnalisé 1 mois plus tard

29 DIAGNOSTIC ET OUTCOME AU PREMIER TRANSFERT APRÈS ÉCHEC DE FIV/ICSI Nombre de patientes EXCES DEPLETION NORMALE 185 (62%) 70 (22 %) 48 (16%) Age 37 37, ns Rang de tentative ns Nombre d ET ns % grossesse évolutive (>12 SA) 40% (74/185 DT 7 SPONTANE) 53 % (37/70 DT 7 SPONTANE) 16% (8/48) P< % de FCS 6 % (21/185) 8% (6/70) 6% (3/48)

30 INFLUENCE GLOBALE DE L AGE (FIV-DON EXCLU) - < 35 ans- 87 cas- 47 grossesses évolutives- 54% ans- 78 cas- 34 grossesses évolutives- 43.6% ans- 62 cas- 17 grossesses évolutives-27.4% ans- 41 cas- 9 grossesses évolutives- 22%

31 INFLUENCE DES TROUBLES DE LA PROLIFÉRATION DANS LE GROUPE ECHEC On retrouve un trouble de prolifération dans 20% des cas (en phase luteale) La constatation d un trouble de prolifération conduit à trois mois de prescription de Toco et pentoxyfylline maintenue jusqu au transfert 218 cas: Pas de trouble de prolifération (endometre >7 mm en phase luteale): 19 FCS/ 218: 8% 53 cas avec trouble prolifératif traité en parallèle avec réponse: 6 FCS soit 9% 18 cas Trouble prolifératif persistant -5 FCS/18-27% 31 cas ou la prolifération n est pas documentée: 6 FCS soit un taux de 19% (chi 25, p<0.001) Il apparait important de dépister les troubles mineurs de prolifération et de les corriger en parallèle pour limiter les fausses couches

32 LE CONTRÔLE DE L ENVIRONNEMENT IMMUNITAIRE EN CAS DE SUR-ACTIVATION LOCALE Première ligne de traitement: Cortancyl 20 mg J3-Test Autres candidat: HBPM (action anti-complement) Les intralipides: action supposée sur la balance cytokinique Th-1/Th-2 Finalement, l action précise de ces thérapeutiques au niveau endometrial est quasi inconnue Aborder la question en regardant l effet de la thérapeutique avant et après son introduction

33 ACTION DES CORTICOIDES 41 patientes avec sur-activation avant apres Normalisation du profil dans seulement 56% des cas No corticoids Under corticoids Median [95%C.I] Median [95%C.I] Wilcoxon test CD [5-105] 36 [ ] p =0.23 IL-15/Fn [ ] 0.97 [0.65-2] p = 0.44 Fn [ ] 0.77 [ ] p = 0.88 IL [ ] 0.36 [ ] p < IL-18/TWEAK 0.26 [ ] 0.13 [ ] p= 0.11 IL [ ] 0.35 [ ] p= 0.88 TWEAK 0.85[ ] 1.88[ ] p= 0.07

34 ALTERNATIVE EN CAS DE RESISTANCE AUX CORTICOIDES Cure d intralipides - Action presumée: contrôle de la cytotoxicité NK et le contrôle Th-1/Th-2 pendant 4 semaines - Etude préliminaire pour savoir si cela pouvait avoir un intérêt - Principe: perfusion de 100 ml de lipides de soja dilué ds 400 ml de serum physiologique e perfusion lente vers J8 du cycle. - Sur 33 cas résistant aux corticoides: taux de grossesse de 54% sous intralipides. Protocole d évaluation sont en cours

35 ACTION DES INTRALIPIDES Appliquer en cas de resistance aux corticoides ou d échecs sous corticoides 26 cas avant et après No intralipids Under intralipids Median [95%C.I] Median [95%C.I] Wilcoxon test CD [ ] [ ] p= 0.68 IL-15/Fn [0.54-3] 1.30 [ ] p = 0.99 Fn [ ] 0.86 [ ] p = 0.87 IL [0.55-2] 1.18 [ p = 0.97 IL-18/TWEAK 0.28 [ ] 0.11 [ ] p = IL [ ] 0.34 [ ] p = 0.52 TWEAK 1.47 [ ] 2.61 [ ] p = 0.007

36 EN CAS D HYPER-ACTIVATION IMMUNITAIRE Plusieurs mécanismes peuvent aboutir à une hyper-activation locale Activation des unk elles-mêmes Activation de l environnement cytokinique (Th-1 ++) indépendamment des unk mais susceptible d activer les dendritiques et les T regulatrices: rupture de tolerance immunitaire Défaut de régulation endometrial (mauvaise immunorégulation indépendamment des cellules immunitaires) Thérapeutiques différentes adaptées au profil Seul le cycle test permet de s assurer de la normalisation du profil

37 POLITIQUE DE TRANSFERT D EMBRYON SERIE des CAS traitée au centre d AMP des bluets 118 patientes 32 Echecs de 2 FIV- moins de 6 ET 75 Echecs d implantation dont 10 avec FCS 11 fausses couches inexpliquées Moyenne d'age: 37 ans- rang : ET transfères 13 AMH <1; 40 patientes >38 ans; 28 patientes >40 ans

38 DIAGNOSTIC ENDOMETRIAL Trouble de prolifération : 30/118: 25.4% (interet de l echo-3d qui évalue plus finement la prolifération) Diagnostic immunologique: 77% d anomalies 49 Profil de sur-activation: 40.6% 43 Profil de sous-activation: 36.4% 26 Profil d activation normale: 23 %

39 OUTCOME AU PREMIER TRANSFERT FRAIS OU CONGELÉ Nombre de patientes % grossesse évolutive (>12 SA) EXCES DEPLETION NORMALE % (26/49 DT 1 SPONTANE) 46 % (20/43 DT 2 SPONTANE) 15 % (4/26) P< % de FCS 2 % (1/49) Nombre de cas ttt pour la prolifération 7% (3/43) 0% 16/49 7/43 7/26 (dont 3 seront enceintes)

40 POLITIQUE DE TRANSFERT DANS LE GROUPE SUR-ACTIVÉ 25 cas TRANSFERT J2 ou J3 16 cas avec transfert de 2 à 3 ET de qualité A ou B 12 grossesses évolutives / 16 : 75% 9 cas avec transfert d ET qualité médiocre C 1 grossesse évolutive/ 9: 11% 17 cas TRANSFERT de Blastocyste frais ou congelé 5 cas 2 ET J5: 3 G- 5 cas 1 J5: 3 G- 7cas TEC : 3 G 9 grossesses évolutives/ 17: 53% 4 double transferts J3-J5: pas de grossesse

41 POLITIQUE DE TRANSFERT DANS LE GROUPE SUR-ACTIVÉS Taux d implantation (nombre de sac/nombre d ET): 36.8% Sur 22 grossesses, 5 grossesses multiples - 2 gémellaires - 3 triples 4 des 5 grossesses multiples se réduiront spontanément Groupe à VanishingTwin? ATTENTION AU NOMBRE d EMBYONS TRANSFERES

42 POLITIQUE DE TRANSFERT DANS LE GROUPE SOUS-ACTIVÉ 19 cas: transfert J2 ou J3 de 2 à 3 embryons 9/19: 47% de grossesse évolutive 9 transferts de blastocyste frais (4) ou congelé (3) 4/9: 57% de grossesse évolutive 9 cas double transfert J3-J5 6/9: 66% de grossesse évolutive Taux d implantation global: 30% Taux de grossesse multiple 4/38 (10%) sans vanishing-twin

43 POLITIQUE DE TRANSFERT Ne pas transférer trop d embryons en cas de prise en charge endométriale SUR-activation: Résultats à J2-J3 sont excellents quand on atteint une qualité embryonnaire bonne ou moyenne. Ces taux suggèrent que l embryon pré-implantatoire peut influencer positivement le processus de tolérance immunitaire locale avant implantation(concept de biosenseur) Eviter le double transfert ++ SOUS-activation : la politique de double transfert ou de transfert de blastocyste donne de bon résultat.

44 POUR CONCLURE En cas d échec d implantation, nous rapportons des anomalies immunologiques locales dans 75 à 80% des cas On obtient 45% de grossesse évolutive au premier transfert en cas de personnalisation du soin avec transfert d embryon de qualité correct

45 CES HYPOTHÈSES SONT PROBABLEMENT VALABLE EN POPULATION INFERTILE GÉNÉRALE MÊME SI MOINS DE FEMMES PRÉSENTERONT UNE DYSRÉGULATION LANCEMENT du protocole PRECONCEPTIO -PHRC Evaluer l intérêt des bilans d implantation en début de parcours de FIV Essai randomisé et controlé pour prouver les hypothèses Groupe contrôle: 200 prises en charge classique Groupe personnalisé: 200 exploration pré-implantatoire avec personnalisation du soin en cas de dysrégulation L hypothèse testée est le doublement des taux de grossesses évolutives pour atteindre % de grossesse évolutive au premier transfert (versus 32% actuellement)

46 MERCI DE VOTRE ATTENTION