Abnormal placental DNA methylation and gene expression associated with assisted reproduction: early detection and effect of folic acid supplementation

Au Canada, une proportion croissante de couples recours aux techniques de reproduction assistée (TRA) pour concevoir. Cependant, on signale une incidence plus élevée de conséquences périnatales incluant des malformations congénitales et des troubles de croissance et de l'empreinte génomique, souvent associés à des perturbations de la méthylation de l'ADN. En effet, les périodes de développement des cellules germinales et de l'embryon coïncident avec des vagues dynamiques de méthylation de l'ADN et sont particulièrement sensibles aux TRA. Pour établir et maintenir des profils de méthylation de l'ADN appropriés, les donneurs de groupes méthyle tels que l’acide folique sont essentiels. En utilisant un modèle murin de TRA, nous avons émis l'hypothèse que les TRA perturbent la méthylation de l'ADN et l'expression des gènes au cours du développement précoce du placenta, entraînant les défauts placentaires observés à la fin de la gestation. De plus, nous avons postulé qu'une supplémentation en acide folique pourrait corriger ces défauts. Pour tester cette hypothèse, des souris femelles non-consanguines ont été placées sous l'un des trois régimes supplémentés en acide folique pendant six semaines : soit un régime de contrôle (CD ; 2 mg d'acide folique/kg), un régime supplémenté 4 fois en acide folique (FAS4 ; 8 mg d'acide folique/kg) ou un régime supplémenté 10 fois en acide folique (FAS10 ; 20 mg d'acide folique/kg). Les souris ont ensuite été soumises à des TRA similaires à celles utilisées chez l'homme, soit une combinaison de superovulation, de fécondation in vitro, de culture embryonnaire et de transfert de blastocystes. Les régimes alimentaires ont été poursuivis tout au long de la gestation jusqu'à la collecte des embryons et des placentas à mi-gestation. Après avoir effectué un séquençage de l'ARN sur des placentas d'embryons E10.5, nous avons trouvé 41 et 28 gènes exprimés de manière différentielle (DEG) dans les placentas d’embryons femelles et mâles, respectivement. De nombreux DEGs étaient impliqués dans le développement du placenta, l'angiogenèse et la spermatogenèse alors que certains DEGs étaient regroupés dans des régions d'empreinte génomique connues. Chez les deux sexes, FAS4 a partiellement corrigé la majorité des DEGs tandis que FAS10 a exacerbé l'expression différentielle, particulièrement dans les placentas d’embryons mâles. En utilisant la technique PCR digitale en gouttelettes sur les placentas collectés à mi-gestation, nous avons validé l'expression génétique de 5 DEGs impliqués dans le développement précoce du placenta, soit Phlda2, EphB2, Igf2, Peg3 et L3mbtl1. En outre, l'expression de ces gènes a été évaluée dans deux autres groupes : les placentas d'embryons anormaux et ceux présentant un retard embryonnaire. Notamment, l'expression des gènes Phlda2 et Igf2 était plus faible dans les placentas de femelles retardées par rapport aux placentas de femelles E10.5 et anormales. Puisque les gènes soumis à l’empreinte parentale dépendent de la méthylation de l'ADN, nous avons utilisé une technique de pyroséquençage pour évaluer la méthylation de l'ADN au niveau de l‘ICR Kcnq1ot1 qui contrôle l'expression du gène à empreinte Phlda2. Chez les deux sexes, nous avons observé une corrélation positive entre l'expression de Phlda2 et la méthylation de l'ADN du Kcnq1ot1 ICR. Les TRA ont été associés à des défauts d'empreinte spécifiques au sexe dans les tissus placentaires et FAS4, mais pas FAS10, a apporté une correction partielle des niveaux de méthylation dans les placentas E10.5. De plus, la supplémentation en acide folique a diminué la variance de la méthylation dans les placentas femelles uniquement. Dans l'ensemble, les TRA ont perturbé l'expression de gènes clés impliqués dans le développement et la fonction précoces du placenta. En utilisant un modèle de TRA chez la souris, une supplémentation en acide folique à dose modérée, mais non à forte dose, semble plus bénéfique pour les grossesses conçues par TRA

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