Les ovaires vieillissent plus vite que la plupart des organes, et l'âge chronologique ne décrit ce processus que grossièrement. Les horloges épigénétiques, fondées sur la méthylation de l'ADN, permettent d'estimer l'âge biologique d'un tissu. Des travaux antérieurs de notre équipe ont montré que les substances chimiques de l'environnement s'accumulent dans le liquide folliculaire et sont associées à une diminution du nombre d'ovocytes. Le mécanisme de cette influence restait toutefois obscur. Ce travail se situe au croisement de deux domaines : l'épigénétique des tissus reproducteurs et l'exposomique, où l'on a déjà étudié des polluants pris isolément, mais pas leur action combinée sur l'épigénome de l'ovaire.
L'étude a inclus 76 patientes du centre de reproduction Emory, à Atlanta, qui suivaient une stimulation ovarienne pour une FIV ou une cryoconservation d'ovocytes. Le liquide folliculaire était recueilli lors de la ponction, le culot cellulaire isolé et l'ADN extrait. La méthylation a été évaluée sur des puces Illumina EPIC v1 et v2, puis les données ont été harmonisées et normalisées. La composition chimique avait été déterminée auparavant par spectrométrie de masse non ciblée à haute résolution (chromatographie en phase gazeuse et en phase liquide). Pour chaque échantillon, les horloges épigénétiques GrimAge, Horvath PanTissue et Granulosa Cell ont été calculées. L'accélération du vieillissement était calculée comme les résidus de la régression de l'âge épigénétique sur l'âge chronologique. Le lien avec les issues a été évalué par des modèles quasi-poissonniens et linéaires, avec ajustement sur l'âge et sur des variables substitutives reflétant les sources techniques et biologiques de variation.
L'âge moyen des patientes était de 36 ans, et le nombre moyen d'ovocytes recueillis de 16. L'horloge épigénétique GrimAge était corrélée à l'âge chronologique (r=0.31), et Granulosa Cell l'était davantage (r=0.51), tandis que PanTissue ne montrait aucune corrélation (r=0.02) et a été écartée. L'accélération du vieillissement selon GrimAge était associée de façon significative à une baisse du nombre d'ovocytes : pour un écart-type d'accélération, on comptait 16% d'ovocytes en moins (IC à 95% : 5.8–25%, p=0.004). On observait aussi une diminution du nombre de follicules antraux, du taux d'AMH et de l'indice de sensibilité ovarienne. Les quatre indices de mélanges chimiques (d'après les données GC, LC-C18, LC-HILIC et substances ciblées) étaient positivement liés à l'accélération du vieillissement épigénétique (p<0.05). Par exemple, une hausse d'un écart-type du mélange LC-C18 apportait 0.31 SD d'accélération supplémentaire (IC à 95% : 0.095–0.53, p=0.0063). Parmi les substances prises isolément, le benzo[a]pyrène montrait un lien significatif (0.25 SD, p=0.035). L'analyse des voies a mis en évidence un enrichissement des gènes liés à la transduction olfactive et à la biosynthèse des glycosphingolipides, ainsi que de voies propres au développement folliculaire : initiation de la croissance des follicules primordiaux, différenciation des cellules de la cumulus, voie de signalisation de la FSH.
Ce travail réunit pour la première fois l'exposome chimique non ciblé et l'épigénome dans le liquide folliculaire humain, en montrant que les mélanges de polluants agissent sur les mécanismes épigénétiques du vieillissement ovarien. Contrairement aux études voisines, qui portaient soit sur des substances isolées, soit sur des horloges épigénétiques mesurées dans le sang, on utilise ici une approche intégrée sur le tissu cible. Cela permet de voir l'effet cumulatif des mélanges, qui échappe à l'analyse des substances prises une par une. Les résultats renforcent l'hypothèse selon laquelle un vieillissement épigénétique accéléré pourrait être le chaînon manquant entre l'exposition et la diminution de la réserve ovarienne.
Le sujet pourrait évoluer vers la création d'horloges épigénétiques propres à la reproduction, entraînées sur des cellules ovariennes et destinées à prédire la fertilité, et non simplement l'âge chronologique. Il faudra des cohortes plus vastes et de conception longitudinale pour distinguer les liens de cause à effet des simples associations. L'élargissement de l'approche multiomique est également prometteur : ajouter la transcriptomique, la protéomique et la métabolomique du liquide folliculaire afin de brosser un tableau complet de la réponse à la charge chimique.
Les résultats peuvent influer sur l'évaluation des risques reproductifs liés à l'exposition chimique, sur la mise au point de biomarqueurs de la réserve ovarienne et sur les tests toxicologiques portant sur des mélanges plutôt que sur des substances isolées.
Les prochaines étapes comprennent la validation des associations observées dans des cohortes indépendantes, l'identification de signatures chimiques non ciblées à haute fiabilité et la conception d'horloges épigénétiques spécifiques des cellules de la granulosa, tournées vers les issues de la FIV.
Ce travail touche à un problème fondamental de la biologie de la reproduction : pourquoi un même âge chronologique donne-t-il une réserve ovarienne et une réponse à la stimulation différentes ? Des horloges épigénétiques propres au tissu ovarien pourraient devenir un outil de prévision de la trajectoire individuelle de vieillissement de l'appareil folliculaire. Reste ouverte la question de savoir quels composants des mélanges chimiques contribuent le plus aux modifications épigénétiques, et si ces modifications sont réversibles lorsque l'exposition diminue.
Le liquide folliculaire, que l'on jette habituellement après le prélèvement des ovocytes, s'est révélé une archive précieuse : on peut y lire à la fois l'histoire chimique de l'organisme et l'âge épigénétique de l'ovaire. Le benzo[a]pyrène, retrouvé dans ce liquide, se forme lors de la combustion incomplète de matières organiques et pénètre dans l'organisme par les aliments frits, la fumée de tabac et les gaz d'échappement.
Non publié sur arXiv. Voici sa page, le PDF et la formalisation : vous pouvez vérifier vous-même, pas seulement lire notre analyse.