Abstract :
[en] This work focuses on a new biomarker of oocyte quality and embryo selection in IVF, namely follicular G-CSF. Embryo selection is currently based on a morphological assessment, which remains subjective and suboptimal. A new biomarker of embryo implantation potential would decrease the time before achieving a pregnancy as well as the rate of multiple embryo transfers. As a matter of fact, embryo implantation is the main factor limiting IVF success nowadays. Thus infertile couples may face a series of failed embryo transfers before achieving a pregancy. Moreover they have to choose between a single or a multiple embryo transfer, which enhances the pregnancy rate while increasing the rate of multiple pregnancies and their associated complications. To date, the development of a new biomarker of embryo selection remains a challenge.
This work was divided into two parts:
On the one hand, we conducted two clinical studies to assess the performance of a new and ultra-sensitive ELISA assay, that was specifically designed for the quantification of follicular G-CSF. This ELISA is both affordable and practical in clinical settings. The first multicentric clinical trial confirmed the previously described higher implantation rate of embryos originating from follicular fluids (FF) with a high G-CSF level. However the results were not statistically significant due to discrepancies in the FF collection methods among the fertility centers, leading to variable FF dilutions and mean G-CSF concentrations. Thus this study highlighted the importance of a standardisation of the FF collection technique. The second single-center clinical trial showed that follicular G-CSF was independent of both follicular volume and oocyte nuclear maturity, that are commonly used as markers of oocyte quality in IVF. This study also confirmed that embryos derived from FF with a high G-CSF level showed increased implantation rates.
On the other hand, we investigated the source of follicular G-CSF production. We demonstrated that G-CSF secretion by ovarian granulosa cells was significantly increased in cocultures with leukocytes. This effect was maximal when leukocytes were isolated from the blood of women in the late follicular phase of the menstrual cycle or from the FF of women undergoing IVF. The leukocyte population isolated from the FF samples of women undergoing IVF showed a higher proportion of granulocytes than that isolated from the corresponding blood samples. The pronounced rise in G-CSF at the time of ovulation coincides with the accumulation of follicular granulocytes. There is growing evidence that leukocytes, and especially granulocytes, are involved in the mechanism of ovulation. Therefore high follicular G-CSF concentrations may occur in follicles with optimal granulosa-leukocyte interactions, which could explain the increased implantation rate of embryos arising from these follicles.
In conclusion, this work contributed to the evaluation of follicular G-CSF as a biomarker of oocyte quality. Further interventional prospective clinical trials must be conducted before implementing this new biomarker in addition to embryo morphology assessment in routine clinical practice.
[fr] Ce travail s’intéresse à un nouveau marqueur de qualité ovocytaire et de sélection embryonnaire en FIV, le G-CSF folliculaire. La sélection de l’embryon à transférer est basée sur une évaluation morphologique, qui reste subjective et imparfaite. L’intérêt d’un marqueur permettant d’identifier l’embryon ayant le potentiel implantatoire le plus élevé est, d’une part, de diminuer le délai nécessaire à l’obtention d’une grossesse et, d’autre part, de favoriser les transferts d’embryon unique. En effet, l’implantation de l’embryon reste le facteur limitant le succès de la FIV. Certains couples infertiles sont ainsi confrontés à une répétition de transferts infructueux avant d’obtenir une grossesse, ainsi qu’au choix difficile du nombre d’embryons à transférer. Choisir de réimplanter deux (ou plusieurs) embryons permet effectivement d’augmenter la probabilité d’obtenir une grossesse à l’issue du transfert, mais au prix d’un taux élevé de grossesses multiples associées à de plus nombreuses complications. Le développement d’un nouveau marqueur de sélection embryonnaire reste un challenge à l’heure actuelle.
Les recherches menées au cours de ce travail ont été scindées en deux parties. D’une part, nous avons étudié un nouvel ELISA ultra-sensible et spécifiquement dédié au dosage du G-CSF folliculaire. Cet outil, peu coûteux et simple d’emploi, a été évalué dans deux études observationnelles. Dans la première étude multicentrique, la probabilité d’implantation était plus élevée pour la catégorie d’embryons issus d’un fluide folliculaire (FF) avec un taux de G-CSF élevé, mais les résultats n’étaient pas significatifs. Cela s’explique probablement par une variabilité de la technique de ponction ovocytaire entre les centres, ce qui souligne l’importance d’une standardisation des pratiques. En effet, la différence de taux d’implantation entre les catégories d’embryons était plus prononcée si les résultats d’un seul centre étaient pris en compte. La seconde étude unicentrique a montré que ce marqueur était indépendant d’autres facteurs utilisés pour évaluer la qualité ovocytaire, c’est-à-dire le volume du follicule et la maturité nucléaire de l’ovocyte, et a confirmé le taux d’implantation augmenté des embryons issus d’un FF avec un taux de G-CSF élevé.
D’autre part, nous avons étudié l’origine du G-CSF folliculaire. Nos résultats ont montré que la production de G-CSF par les cellules de la granulosa était fortement induite par la coculture avec des leucocytes. Cet effet était maximal quand les leucocytes provenaient du sang de patientes témoins en fin de phase folliculaire, juste avant l’ovulation. De plus, la production de G-CSF était significativement majorée quand les leucocytes étaient isolés à partir du FF par rapport au sang de patientes suivies en FIV. La proportion de granulocytes était accrue au niveau du FF par rapport au sang correspondant. Ainsi, l’augmentation du G-CSF folliculaire au moment de l’ovulation coïncide avec une accumulation de granulocytes au niveau du FF. Le rôle des leucocytes, et en particulier des granulocytes, en tant qu’acteurs de l’ovulation est de plus en plus reconnu. Des taux élevés de G-CSF pourraient être observés dans les follicules matures où l’interaction entre les cellules de granulosa et les leucocytes est optimale. Ceci pourrait expliquer le meilleur taux d’implantation des embryons issus des FF avec un taux de G-CSF élevé.
En conclusion, ce travail a contribué à l’évaluation du G-CSF folliculaire en tant que marqueur de qualité ovocytaire. Avant d’être utilisé en routine clinique, ce nouveau marqueur devra être évalué dans des études prospectives interventionnelles, où la sélection de l’embryon sera basée sur la combinaison de la morphologie et du taux de G-CSF folliculaire.
