Exploration pangénomique des effets épigénétiques et transcriptomiques liés aux techniques d’assistance médicale à la procréation

Whole genome exploration of epigenetic and transcriptomic effects of Assisted Reproductive Technologies

• Auteur / Autrice : Bastien Ducreux
• Direction : Patricia Galasso-Fauque
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Médecine, biochimie, biologie cellulaire et moléculaire, physiologie et nutrition
• Date : Soutenance le 27/02/2024
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Center for Translational and Molecular Medicine
• Jury : Président / Présidente : Hélène Jammes
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Déborah Bourc'his, Catherine Patrat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Véronique Duranthon, Daniel Vaiman

Mots clés

Mots clés contrôlés

Méthylation de l'ADN

Ovocytes

Méthylome

Embryon humain

Transcriptome

Épigénétique

Mots clés libres

Epigénétique

Assistance médicale à la procréation

Transcriptome

Embryon

Ovocyte

Méthylation de l'ADN

Epigenetics

Assisted reproduction

Transcriptome

Embryo

Oocyte

DNA methylation

Résumé

Des millions d'enfants sont nés à travers le monde grâce aux techniques d'assistance médicale à la procréation (AMP) dont l'innocuité n'a pas été totalement démontrée à ce jour. Ces techniques concomitantes à la reprogrammation épigénétique pourraient être en lien avec certaines des complications observées après AMP telles les pathologies liées à l'empreinte. Les expérimentions animales ont démontré que ces méthodes pouvaient avoir un impact sur la régulation épigénétique de gènes majeurs pour le développement du conceptus mais chez l'homme cela reste largement inconnu.Nous nous proposons d'étudier les interactions entre les gamètes et l’embryon avec le milieu in vitro (vitrification des ovocytes, composition du milieu de culture embryonnaire) chez l’humain par une approche transcriptomique (single-oocyte et single-embryo RNA-seq). Par ailleurs, une analyse critique de la littérature sur les altérations transcriptomiques des ovocytes induites par l’AMP a permis d’identifier des mécanismes biologiques communs par lesquels différentes techniques d’AMP modifient le transcriptome ovocytaire et sa régulation épigénétique.Ensuite, nous aborderons les conséquences à court et à long terme des techniques d’AMP sur l’ensemble du profil épigénétique chez l’humain sur trois périodes clés du développement, à savoir en phase pré-implantatoire, immédiatement à la naissance puis durant l’enfance. A cette fin nous avons réalisé une revue systématique et méta-analyse ayant comme thématique le suivi des profils de la méthylation de l’ADN chez les enfants conçus par AMP. Pour compléter ces données, nous avons mesuré les profils de méthylation chez une cohorte d’enfants de 7-8 ans conçus par FIV/ICSI à l’aide de puces EPIC (Illumina).De façon générale, la majorité des interventions en AMP sont susceptibles de d’interférer sur la reprogrammation épigénétique des gamètes et embryons. Les faibles taux de réussite en AMP et surtout leur variabilité inter-clinique pourraient être un témoin qu’aujourd’hui, les modifications épigénétiques (dans les lignées germinales ou chez l’embryon) et leurs conséquences sur l’échec d’une tentative d’AMP ne sont pas assez prises en compte dans les pratiques actuelles. Dans le prolongement de cette thèse, des protocoles d’AMP plus sûrs sont nécessaires et la recherche doit aller en ce sens.

Millions of children are born worldwide thanks to medically assisted reproduction techniques (ARTs) techniques, the safety of which has not yet been fully demonstrated. These techniques, combined with epigenetic reprogramming, could be linked to some of the complications observed after ART, such as imprinting-related pathologies. Animal experiments have shown that these methods can have an impact on the epigenetic regulation of major genes for conceptus development, but in humans this remains largely unknown.We propose to study the interactions between gametes and embryos with the in vitro environment (oocyte vitrification, composition of embryonic culture medium) in humans using a transcriptomic approach (single-oocyte and single-embryo RNA-seq). In addition, a critical review of the literature on ART-induced oocyte transcriptomic alterations identified common biological mechanisms by which different ARTs modify the oocyte transcriptome and its epigenetic regulation.Next, we will look at the short- and long-term consequences of ARTs on the overall epigenetic profile in humans over three key developmental periods, namely pre-implantation, immediately after birth and during childhood. To this end, we carried out a systematic review and meta-analysis focusing on the monitoring of DNA methylation profiles in children conceived by ART. To complement these data, we measured methylation profiles in a cohort of 7-8 year-old children conceived by IVF/ICSI, using EPIC arrays (Illumina).In general, most ARTs interventions are likely to interfere with the epigenetic reprogramming of gametes and embryos. The low success rates in ART and, above all, their inter-clinical variability could be a sign that epigenetic modifications (in germ lines or embryos) and their consequences on the failure of an ART attempt are not sufficiently taken into account in current practices. As an extension of this thesis, safer ARTs protocols are needed, and research must move in this direction.