Impact des facteurs embryonnaires sur la réceptivité maternelle : rôles de la gonadotrophine chorionique humaine et de l'interleukine 1

La réceptivité de l’endomètre à l’embryon est un point crucial en reproduction. Il semblerait qu’une synchronisation entre l’endomètre maternel et le développement de l’embryon soit nécessaire. Pour se faire, les stéroïdes ovariens préparent le contact de l’endomètre avec l'embryon. De son côté, l’embryon communique avec l’endomètre par l’intermédiaire d’un vaste réseau moléculaire. Dans certains cas d’infertilité, la réceptivité maternelle est altérée, il en résulte alors un échec d’implantation. D’où l’importance d’explorer le côté maternel de l’implantation. C’est pourquoi, en tenant compte des précédents travaux menés au laboratoire, portant sur le système IL (interleukine) 1, la hCG (hormone gonadotrophine chorionique humaine) et les cellules de l’endomètre, nous avons étudié le rôle de ces deux facteurs embryonnaires précoces, dans l’acquisition de la réceptivité endométriale, au début du phénomène d’implantation. Ce projet de recherche sur la physiologie de l’implantation embryonnaire est strictement fondamental et représente la base pour une meilleure compréhension de la fertilité et l’infertilité féminine. Pour se faire, des approches in vitro et in vivo ont été utilisées. Nos résultats semblent indiquer que la famille de l’IL1 est ciblée de façon originale par la hCG. Celle-ci semble favoriser l’effet de l’IL1 par le biais d’un déséquilibre pro-fonctionnel touchant les différents récepteurs. En outre, l’effet de la hCG sur les différentes cibles de l’IL1 apparaît sélectif et semble modérer certains aspects qui pourraient s’avérer néfastes pour l’implantation embryonnaire, tandis qu’elle favorise certaines cibles par effet de coopération. Nos travaux démontrent l’existence d’une dynamique dans l’expression des différents récepteurs de l’IL1 en lien avec la présence du chef de file des facteurs embryonnaires, la hCG.The endometrium receptivity for embryo is a crucial feature in reproduction. Overall, it seems that synchronization between the maternal endometrium and the developing embryo is necessary. At the maternal side, the appointment with the embryo is carefully prepared by ovarian steroids’ action. An another hand, the embryo communicates with the endometrium through a large molecular network. In some cases of infertility, maternal receptivity is altered, resulting in implantation failure. Moreover, the maternal side of implantation is in question. Therefore, taking into account our previous studies revealing a close cooperation between major and early embryonic signals, hCG (human chorionic gonadotropin) and interleukin1 (IL1), at the feto-maternal interface, we have studied the role of these embryonic factors in the acquisition of endometrial receptivity. This research on the physiology of embryo implantation is strictly fundamental and the basis for a better understanding of female fertility and infertility. Using in vitro and in vivo approaches, our results suggest that the IL1 family is targeted in an original way by hCG. This seems to favor the effect of IL1 through a functional imbalance affecting different IL1 receptors. In addition, the effect of hCG on various targets of IL1 appears to be selective and seems to moderate some aspects that could be detrimental for embryo implantation, while it favors certain targets by synergic cooperation. Our work demonstrates the existence of a dynamic expression of different IL1 receptors in link with the presence of hCG, the leading embryonic factor

L’implantation embryonnaire

La réceptivité de l’endomètre à l’embryon représente un élément essentiel de l’implantation embryonnaire, que la fécondation ait été naturelle ou via une procédure médicalement assistée. Ainsi, le taux moyen d’implantation des embryons conçus par fécondation in vitro reste faible (20-25 %). Même si de nombreux progrès ont été accomplis en procréation médicalement assistée, l’implantation, qui implique des régulations croisées de type endocrinien et immunitaire, requiert une coordination étroite entre tissus maternels et embryonnaires, qui reste encore très mystérieuse. Un dialogue précoce entre la mère et l’embryon est donc essentiel pour synchroniser ces régulations et assurer l’implantation du blastocyste au sein de l’endomètre. Les facteurs maternels, tels que les hormones stéroïdiennes, les enzymes dégradant la matrice tissulaire, les intégrines, les cytokines, les chimiokines et de nombreux facteurs de croissance embryonnaires, pourraient être impliqués dans ce dialogue fœto-maternel. Parmi les cytokines, certains membres de la famille de l’interleukine 1 participent à la mise en place, au sein de l’endomètre, d’un environnement propice à l’implantation embryonnaire et au développement de l’embryon. Ces données récentes pourraient permettre l’identification de marqueurs fiables de la réceptivité endométriale maternelle

Genes down-regulated after in vitro treatment of human endometrium stromal cells.

á/â<p>Real-time PCR/ ELISA validation performed</p><p>Pf, proliferation; Im, immune functions; Rm, tissue remodeling; CS, cell signaling; Ap, apoptosis; Ag, angiogenesis</p

Name of up-regulated genes.

<p>Name of up-regulated genes.</p

Enrichment score of biological processes.

<p>A) GO analysis was used to identify the main biological processes targeted by gene lists and significantly modulated by each treatment. Each functional group was assigned with a GO enrichment score that was calculated using a chi2 test. B) A forest plot using the same gene list was also generated to show the percentage of differentially expressed genes that were up-regulated (red) or down-regulated (blue) for each biological process. Light color: gene populations with a fold change ranging from 1.5 to 2. Dark color: gene populations with a fold change above 2. Data were obtained with ESC cultures issued from 3 different subjects.</p

hCG modulates the IL1B-mediated mRNA expression of immune modulating, adhesion, growth, angiogenic and tissue remodeling factors in ESCs.

<p>Confluent ESC cultures were incubated with minimal medium (MM) (control) or hCG (100 ng/mL) for 24 h before being exposed or not to IL1B (0.1 ng/mL) for additional 24 h. Total RNA was extracted and reverse transcribed, and mRNA levels were then quantified by qRT-PCR. VCAM1 (A), IL6 (B), CCL5 (C), PTGS2 (D), VEGFC (E), MMP9 (F), TIMP3 (G) and KRT19 (H) mRNA ratio was then determined following normalization to GAPDH mRNA (internal control). Data were from ESC cultures issued from 7 different subjects and expressed as fold change (FC) over control (ratio of VCAM1, IL6, CCL5, PTGS2, VEGFC, MMP9, TIMP3 or KRT19 mRNA levels found in cells incubated with IL1B, hCG or hCG/ILB to those found in cells incubated with MM for an equivalent period of time). *P<0.05, **P<0.01, *** P<0.001 relative to MM; †P<0.05, ††P<0.01, †††P<0.001 relative to cells stimulated with an equivalent concentration of hCG; +P<0.05 relative to cells stimulated with an equivalent concentration of IL1B. Data were obtained with ESC cultures issued from 7 different subjects (the 3 cultures used for microarray analysis and 4 additional cultures).</p

hCG modulates the expression of immune, angiogenic and tissue remodeling factors in ESCs at the protein level.

<p>Confluent ESC cultures were incubated with minimal medium (MM) or hCG (100 ng/mL) for 24 h before being exposed or not to IL1B (0.1 ng/mL) for additional 24 h. Supernatant was collected and soluble proteins CCL2 (A) CCL5 (B) VEGFC (C) TIMP3 (D) MMP9 (E) were then quantified by ELISA. Data were from ESC cultures issued from 4 different subjects and expressed in pg/mL. *P<0.05, *** P<0.001 relative to MM; ††P<0.01, †††P<0.001 relative to cells stimulated with an equivalent concentration of hCG; +P<0.05, +++P<0.001 relative to cells stimulated with an equivalent concentration of IL1B.</p

Name of down-regulated genes.

<p>Name of down-regulated genes.</p

Analysis of genes significantly modulated by each treatment.

<p>A) Headmap of probe sets corresponding to genes significantly modulated (P<0.05) in each group. Increased signal intensities are displayed in red, whereas lower signal intensities are shown in blue. Cluster distances were evaluated by Spearman correlation on average linkage (Partek Genomics Suite). B) PCA scatter plot of all samples was generated to assess the variability of micro-array data. Each sphere represents a whole chip data. As shown in the legend, samples are colored by treatment and grouped by an ellipsoid that considers two standard deviations from the center of each group. C) Venn diagram of the respective gene lists showing the overlap of action between hCG/MM, MM/IL1B and hCG/IL1B. Data were obtained with ESC cultures issued from 3 different subjects.</p

List of PCR primers.

<p>List of PCR primers.</p