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Abstrait

Application des indicateurs diagnostiques pour la validation des tests biologiques dans le domaine de la procréation médicalement assistée

Nicolas Nafati1*, Ounissa Ait-Ahmed1 et Samir Hamamah1,

Dans le domaine de la recherche médicale sur la reproduction, la sélection des embryons ayant le meilleur potentiel d'implantation est le principal défi pour les biologistes. Plusieurs études suggèrent que les gènes impliqués dans le dialogue ovocyte-cumulus pourraient représenter des gènes biomarqueurs candidats pour sélectionner les embryons ayant le plus haut potentiel d'implantation. Par conséquent, l'objectif principal de cette étude est de vérifier les données expérimentales transcriptomiques de 21 gènes biomarqueurs par RT-qPCR (Real-Time quantitative Polymerase Chain Reaction) de 102 échantillons de cellules embryonnaires/cumulus de patients subissant une fécondation in vitro. Étant donné qu'une variabilité (bruit) provenant de diverses sources (biologiques, techniques, etc.) a été observée, il existe un doute raisonnable quant à la capacité de ces données transcriptomiques à fournir un modèle prédictif de grossesse fiable et robuste. Notre objectif est donc de vérifier si la signature génomique pourrait être utilisée comme biomarqueur. Si tel est le cas, on peut stipuler que le transcriptome est prévisible et pourrait générer un modèle mathématique fiable. La modélisation stochastique basée sur la Régression Logistique Multiple (RLM) qui est bimodale et donc binaire, semble adéquate pour donner une conclusion concernant la capacité de cette signature génomique à prédire l'absence ou la présence d'un événement de Grossesse (Pr). Dans ce travail, l'événement observé sera représenté par un vecteur aléatoire dépendant Y qui prend la valeur 1 si une grossesse survient et 0 sinon. La valeur de prédiction de ce vecteur dépend également du bruit (ε) induit par les variabilités mentionnées ci-dessus. Les outils bio-stochastiques tels que la courbe ROC (Receiver Operating Characteristic measure) et son AUC (Area Under the ROC Curve), les indicateurs de vraisemblance probabilistes, l'Odds Ratio (OR), et enfin l'Index de Youden (YI), apparaissent comme un outil de décision biologique simple et efficace pour vérifier la validité de cette signature génomique comme biomarqueur pour prédire la grossesse (Pr). L'analyse des résultats des indicateurs bio-statistiques indique que le modèle prédictif obtenu est non discriminant, suggérant un biais dans les données transcriptomiques.
Un biomarqueur peut être utilisé pour le diagnostic précoce d'une maladie, l'identification des individus pour la prévention de la maladie, comme cible potentielle d'un médicament ou comme marqueur potentiel d'une réponse à un médicament. Un biomarqueur peut également limiter l'utilisation d'un médicament (et donc les coûts) à la population de patients pour laquelle le médicament sera sûr et efficace. Un biomarqueur dans la reproduction pourrait être utilisé pour améliorer l'évaluation de l'exposition, identifier les sous-groupes susceptibles d'être traités, prédire l'issue et/ou différencier les sous-groupes présentant des étiologies de maladie potentiellement différentes. Malgré de nombreuses utilisations potentielles, la participation à la biologie de la reproduction pour développer des biomarqueurs moléculaires est faible, ce qui peut être directement lié au faible nombre de nouvelles entités moléculaires entrant dans les essais cliniques. Alors que le nombre de marqueurs candidats en médecine de la reproduction augmente, il est important de comprendre le cheminement du développement de la découverte à l'utilité clinique et de reconnaître que la grande majorité des marqueurs potentiels ne seront pas cliniquement utiles en raison de divers pièges. Des tests, une validation et des modifications approfondis doivent être effectués avant qu'un biomarqueur ne soit démontré comme ayant une utilité clinique. De nouvelles opportunités et de nouveaux partenariats existent et devraient accélérer le développement de biomarqueurs dans la reproduction. À mesure que de plus en plus de biomarqueurs sont utilisés dans la pratique, un consommateur mieux informé de biomarqueurs augmentera la possibilité que les biomarqueurs réalisent leur grand potentiel.
Parallèlement à l’augmentation de la découverte de biomarqueurs, il faut éduquer les personnes sur la façon dont les marqueurs seront utilisés en médecine clinique. Malheureusement, il n’existe pas de paradigme qui s’applique à l’utilisation clinique d’un biomarqueur en général. L’utilisation de chaque biomarqueur doit être individualisée. Le lien d’un biomarqueur au processus biologique sous-jacent n’est pas une condition requise pour que le marqueur ait une utilité clinique. Cependant, relier les points mécanistes d’un marqueur à une condition augmentera probablement l’adoption clinique. Par ailleurs, un biomarqueur développé selon une ligne étiologique putative présente également des inconvénients. Une fausse hypothèse selon laquelle il existe un mécanisme universel d’étiologie ou de progression de la maladie entraînera invariablement une faible utilité dans les maladies complexes (comme la sous-fertilité) ou dans diverses populations. Un biomarqueur peut être d’une grande utilité pour un sous-groupe, mais pas pour tous. Par exemple, la détection d’un anticorps contre la chlamydia n’est pas un bon biomarqueur pour toutes les formes de maladies tubaires. La qualité des ovules n’est pas uniquement fonction de la fonction paracrine et endocrine de la cellule de la granulosa ; il est possible qu’une femme puisse avoir une « réserve ovarienne diminuée » et avoir néanmoins une AMH normale.
Une raison courante pour laquelle un biomarqueur échoue est qu'il peut être associé à un aspect d'une maladie, mais pas à l'aspect d'importance clinique. Un biomarqueur de l'endométriose basé sur l'inflammation peut avoir une valeur limitée si la douleur n'est pas associée à une inflammation généralisée (mais plutôt à un autre processus). Un autre exemple est celui des biomarqueurs putatifs du développement embryonnaire in vitro. Le rythme de la division cellulaire, ou le métabolisme d'un embryon in vitro, est antérieur à l'implantation et peut donc être informatif en tant que biomarqueur. Cependant, l'implantation et le développement d'une grossesse précoce sont également fortement associés à des facteurs maternels qui ne sont pas encore complètement compris. Ainsi, l'association entre la division cellulaire et l'implantation peut être forte, mais insuffisante pour intégrer une myriade de facteurs cliniques qui influencent la conception après le transfert d'embryon. À tout le moins, les limites de la prédiction (l'utilisation prévue) de tout biomarqueur doivent être clairement établies et comprises par les utilisateurs potentiels.
Mots-clés : Reproduction ; Oocyte-Cumulus ; Biomarqueurs génétiques ; qPCR ; Variabilités ; Grossesse ; Modèle prédictif ; Bio-stochastique ; Non discriminant ; Non informatif