Les premiers pas

Déjà, en 1965, le professeur Edwards (prix Nobel de médecine 2010) suggérait de faire le diagnostic de sexe sur des embryons à risque d’être porteurs de maladies liées au chromosome X (Edwards, 1965). Peu de temps après, en 1967, on était capable de faire le diagnostic de sexe sur des embryons de lapins (Edwards, 1967) puis en 1968, de les réimplanter (Gardner, 1968). Puis, en attendant la révolution de la fécondation in vitro en 1978 et le premier bébé éprouvette, les études sur embryons animaux vont se multiplier. Les méthodes de sexing se développèrent dans les années 70 et 80 par l’analyse des chromosomes (Hare, 1976) et notamment les sondes spécifiques du chromosome Y (Jones, 1987). La mesure de l’activité enzymatique a d’abord été proposée comme méthode de DPI dans les années 1980 pour des pathologies telles que la déficience en adénosine-déaminase, le syndrome de Lesch-Nyhan ou la maladie de Tay-Sachs (Monk, 1887, 1988 et 1990 ; Williams, 1985). Mais les limites de ces méthodes ont fait que ce type de diagnostic a du être abandonné. En 1988, la première amplification PCR est effectuée à partir de séquences d’ADN issues de sperme humain et de cellules diploïdes isolées (Li, 1988). Cette étude montre non seulement la faisabilité de l’analyse de l’ADN sur cellule unique mais ouvre la voie au DPI. Les premières méthodes de biopsie de blastomères commencent à être évaluées sur des embryons de souris (Nijs, 1988 ; Wilton, 1989), et il est démontré que cette biopsie ne compromet pas le développement de l’embryon (Wilton, 1989 ; Krzyminska 1990 ; Nijs 1990) puis la même chose est confirmée chez l’humain en enlevant des blastomères (Hardy, 1990) ou en effectuant une biopsie de trophectoderme (Dokras, 1990).

Faisabilité du DPI par PCR

En 1989, de nombreux laboratoires commencent à émettre l’idée d’amplifier de l’ADN issu de blastomères afin de tester la faisabilité du DPI (West, 1989 ; Read, 1989 ; Ropers, 1989). Un premier pas est franchit lorsqu’une une trentaine d’embryons humains sont biopsiés puis des séquences spécifiques du chromosome Y amplifiées avec succès (Handyside, 1989). Le diagnostic est possible également par Hybridation in situ (Penketh, 1989 ; Griffin, 1991). Le DPI pour sexe est donc possible sur des embryons humains (Handyside, 1990 ; Aasen, 1990 ; Kunieda, 1992). Des séquences d’ADN sont étudiées pour les gènes de la mucoviscidose et de la myopathie de Duchènne à partir d’un ovocyte humain (Coutelle, 1989). La même année, des séquences d’ADN sont étudiées pour le gène de la béta-thalassémie à partir de blastomères de souris (Holding, 1989) ou du gène de la myéline (Gomez, 1990). Ces expériences montrent la faisabilité du DPI pour toutes sortes de maladies génétiques. La faisabilité du DPI à partir des globules polaires est démontrée en 1990 (Verlinsky, 1990). Mais le DPI n’est encore qu’au stade des balbutiements : difficulté à obtenir des grandes quantités d’ADN, problèmes de spécificité des PCR, problèmes de contaminations, possibilité de n’amplifier qu’une seule séquence d’ADN à la fois … En 1991, première suspicion d’ADO (Navidi, 1991), le diagnostic de sexe par PCR n’est pas fiable à 100% (Strom, 1991).

Les premières naissances

En 1992, après plusieurs tentatives qui aboutiront à des grossesses qui n’iront pas à terme, l’équipe d’Alan Handyside obtient une première naissance après DPI (Handyside, 1992). Ce sera pour un diagnostic de mucoviscidose. Trois couples ont été étudiés. Pour un couple porteur de la mutation delta-F508, deux ovocytes ont été inséminés mais l’analyse échoua pour un des embryons tandis que l’autre était atteint. Les deux autres couples eurent le choix entre des embryons sains, porteurs et atteints. Pour chacun des couples, un embryon sain et un porteur furent transférés et une des patientes donna naissance à une fille saine. Fin 1993, on compte 29 enfants nés de par le monde par cette méthode pour diverses maladies telles que mucoviscidose, Tay Sachs, Lesch-Nyhan (Delhanty, 1994) ou l’hémophilie (Veiga, 1994 ; Grifo, 1994). La première naissance en France à été rapportée en 2000 pour un diagnostic d’OTC (Ray, 2000). Le nombre de cycles effectués pour DPI moléculaires rapportés par les neuf premiers rapports européens en 2010 est de 3500, avec près de 40 000 ovocytes inséminés et 20000 embryons biopsiés et près de 800 naissances, le nombre total de DPI (moléculaires, chromosomiques, de sexe et aneuploïdie) étant de plus de 21000 cycles et 4100 naissances (Goossens, 2009).

Les premières grossesses

La première application clinique aurait vu le jour en 1987 mais publié seulement en 1990 par l’équipe américaine (Verlinsky, 1990) pour un DPI de déficience en α-1 antitrypsine. En 1990, les premières grossesses sont obtenues (Handyside, 1990) résultant d’un transfert d’embryons féminins chez des couples à risque de transmettre une maladie liée au chromosome X (adrénoleucodystrophie et retard mental liée à l’X). Le diagnostic a été réalisé sur cinq couples en amplifiant des séquences spécifiques du chromosome Y. Une grossesse non confirmée et deux grossesses cliniques ont été observées, sans toutefois obtenir de naissance. Un diagnostic de confirmation a montré que les deux patientes étaient enceintes de jumelles. En 1990 encore, un DPI est effectué pour cinq couples à risque de transmettre la mutation delta-F508 (Strom, 1990). La particularité de ce diagnostic est qu’il est fait par l’analyse de globules polaires (n=22) et quelques blastomères correspondant (n=15) sur 21 embryons, dont 10 ont été transférés.

Des méthodes qui évoluent

En 1992, l’apparition des marqueurs microsatellites permettent l’analyse du polymorphisme humain et entre autre l’analyse indirecte des mutations (Hubert, 1992). Les diagnostics ne se borneront plus seulement à l’analyse de la mutation, et il faudra trouver de nouvelles méthodes d’amplification plus robustes afin d’analyser plusieurs marqueurs. La co-amplification de plusieurs marqueurs commencera dès 1993 (Monk, 1993). L’année d’après on amplifiera plusieurs mutations (familles d’hétérozygotes composites) en mettant au point un DPI de mucoviscidose basé sur la détection simultanée de deux mutations différentes (Avner, 1994). La même année, premiers DPI après « whole genome amplification » qui permet d’amplifier l’ADN d’une cellule en grande quantité (Snabes, 1994, Kristjansson, 1994), méthode qui malgré des débuts prometteurs sera abandonnée puis remplacée en 2004 par la méthode « MDA ». En 1995, premiers tests sur des cellules issues du stade blastocystes (Muggleton-Harris, 1995). L’apparition de la PCR fluorescente en 1996 va révolutionner le DPI et simplifier les analyses (Finlay, 1996). Premier DPI par biopsie des deux globules polaires (Verlinsky, 1997). Les méthodes se diversifient (En 1997, par SSCP (Single Strand Conformation Polymorphism), en 2003, DPI par minisequencing). Première naissance pour HLA matching après DPI de Fanconi en 2001(Verlinsky, 2001), suivies de DPI pour HLA seul. En 2010, la faisabilité du « karyomapping » est établie (Handyside, 2010), qui permet l’étude du génome entier à l’aide des SNPs.