L’hormone lutéinisante (LH) est une glycoprotéine hypophysaire dont l’importance dans la maturation folliculaire, l’ovulation, le soutien du corps jaune et l’implantation embryonnaire a été mise en évidence depuis la description déjà ancienne de la théorie bi-cellulaire (1).
Son analogie structurale avec l’hCG permettant la liaison au même récepteur a conduit pendant des années à utiliser celle-ci, plus facilement disponible, comme agent thérapeutique du déclenchement et du soutien de la phase lutéale. L’avènement de la recombinaison génétique permet de disposer actuellement de la LH recombinante et d’envisager son utilisation thérapeutique. La principale différence entre l’hCG et la LH concerne la demi-vie de la molécule beaucoup plus brève pour la LH, ce qui confère à cette molécule à la fois des avantages et des inconvénients par rapport à l’hCG.

Le choix de l’utilisation de la LH, en tant qu’agent thérapeutique, doit reposer sur l’analyse du rôle physiologique de cette hormone sur le follicule et sur le corps jaune. D’une manière un peu schématique, nous envisagerons les rôles successifs de la LH :

1) LH : facteur de régulation de la production des stéroïdes ovariens.

Tout au long de la phase folliculaire, la LH exerce des effets directs sur les cellules de la thèque interne qui possèdent un récepteur de LH constitutivement présent. La LH stimule la 17 alpha hydroxylase de la thèque interne, enzyme convertissant la progestérone en androgènes. Les androgènes, synthétisés in-situ, peuvent être actifs selon deux modes d’action différents : en tant qu’androgènes ou après conversion en oestrogènes dans la granulosa. Le rôle des androgènes au niveau de la granulosa elle-même a fait l’objet de nombreuses études chez le singe, particulièrement par les groupes de S. Hillier (2) et de C. A. Bondy (3). Ce qu’il faut retenir c’est que, contrairement à ce qui a été décrit chez le rongeur, les androgènes ont un effet anti apoptotique et stimulateur de la prolifération cellulaire, du moins sur les petits follicules. Les androgènes sont également les substrats de l’activité aromatase de la granulosa qui transforme les androgènes en oestrogènes. C’est, bien entendu, ce point de physiologie (la théorie bi cellulaire) qui a été à l’origine de nombreuses controverses, ces dernières années. Il est clair que le rôle des androgènes, en tant que substrat des oestrogènes, est essentiel, puisque, en l’absence d’androgènes, les chances de grossesse sont extrêmement limitées du fait de l’intervention indispensable des oestrogènes sur les organes cibles périphériques (endomètre, glaire cervicale). Cette production d’oestradiol dépend certes de l’apport en LH pour soutenir la production d’androgènes, mais également de facteurs locaux intra ovariens dont l’analyse reste beaucoup plus difficile. De plus, le rôle propre des oestrogènes au niveau du follicule, et spécialement de la qualité de l’ovocyte et du conceptus, demeure un point mal élucidé chez les humains. Même si l’on sait depuis peu que la granulosa exprime préférentiellement le récepteur β de l’oestradiol(4), il n’en demeure pas moins que l’on ignore encore l’utilité même de l’oestradiol dans l’environnement folliculaire.
Ainsi, s’il est certain qu’une quantité minimale de LH est nécessaire pour alimenter la chaîne de production des stéroïdes, d’une part la quantité minimale requise est encore mal connue, d’autre part l’utilité même de l’oestradiol au sein du follicule demeure controversée.
De ce fait, au plan thérapeutique, l’intérêt de la LH comme soutien de la production de stéroïdes en phase folliculaire demeure controversé. Nous ne disposons actuellement que d’études partielles non publiées concernant l’intérêt de l’adjonction de LH chez des patientes normo-ovulantes et inclues dans des programmes de fécondation in vitro. La plupart des modèles cliniques utilisés sont imparfaits, à fortiori lorsqu’on a utilisé conjointement des analogues du GnRH : en effet, ceux-ci modifient les taux de LH circulante, mais également le ratio LH radio-immunologique/LH biologique, ce qui conduit à une évaluation difficile de l’activité LH circulante résiduelle. A l’inverse, l’hypogonadisme hypogonadotrope constitue une situation qui peut paraître plus claire à étudier à condition d’un choix sélectif très rigoureux des patients, selon la sécrétion de LH hypophysaire résiduelle. On sait en effet que les hypogonadismes hypogonadotropes ne constituent pas forcément un groupe homogène et différentes études cliniques réalisées par le laboratoire Sérono ont montré que la LH recombinante n’a d’intérêt que chez les sujets réellement déplétés en LH endogène (LH<1.5 UI/l). Il est clair que ce modèle hypogonadisme hypogonadotrope est plus proche du modèle idéal et différentes études (5) ont mises en évidence que la quantité minimale de LH nécessaire pour une production suffisante de stéroïdes se situe probablement autour de 75 UI/j. Cet apport de LH permet non seulement la production d’oestradiol adéquat mais potentialise également les effets de la FSH sur la croissance folliculaire.

En dehors de cette situation clinique très particulière d’hypogonadisme hypogonadotrope, la principale contreverse concerne l’intérêt de l’adjonction de LH chez les patientes soumises à des protocoles de fécondation in vitro incluant des analogues du GnRH. Seule l’expérimentation animale a donné un éclairage fiable sur cette question. Chez le singe rhésus, l’administration pendant plusieurs semaines d’Antide (antagoniste du GnRH) a permis de dépléter l’animal en hormones gonadotropes(6). L’administration ultérieure combinée de FSH et de LH à différents régimes a montré que la LH influence outre la production d’oestradiol, le nombre de follicules, mais surtout le potentiel de développement des embryons surnuméraires issus de ces cycles de FIV : en effet, lors de la décongélation, les embryons avaient la capacité d’atteindre le stade de blastocyste plus rapidement que ceux obtenus à partir de cycles traités par la seule FSH. Il s’agit, à mon sens, de la seule étude chez les primates non humains qui peut apporter un crédit fiable à l’idée qu’une certaine supplémentation en LH pourrait améliorer la qualité et le développement embryonnaires. A l’inverse, chez l’humain, tous les modèles dont nous disposons sont relativement peu fiables, du fait de la difficulté que l’on a toujours à évaluer l’activité biologique de la LH endogène.
La controverse a fait rage à propos de l’intérêt de l’adjonction de LH lors des protocoles utilisant les agonistes du GnRH . Il est clair que la désensibilisation de l’hypophyse induite par les analogues n’est que partielle et l’analyse de la forme dimérique et des sous unités de LH a bien montré que la sécrétion de sous unité alpha est, à la différence de la sous unité β, augmentée. Même si la sous unité alpha n’a théoriquement pas d’activité, une certaine prudence est de mise avant de conclure sur les taux résiduels biologiques circulants chez ces patientes soumises aux analogues. Cette difficulté explique probablement les divergences dans les différentes études publiées. Certains comme Fleming (7) ou Westergaard (8) considèrent qu’un taux de LH inférieur à 0.5 UI/l au moment de la désensibilisation ou en phase folliculaire traduit un déficit de la sécrétion de LH justifiant l’adjonction de LH en thérapeutique. Cette réflexion a conduit ces auteurs à proposer d’utiliser les HMG plutôt que la FSH chez ces patientes mais il n’est pas démontré que l’amélioration de la sécrétion d’oestradiol observée assure une issue plus favorable au cycle de fécondation in vitro. D’autres approches indirectes d’évaluation de la sécrétion de la LH résiduelle ont été proposées par le groupe Sérono. En particulier, l’étude du ratio oestradiol/ovocyte peut paraître intéressant puisque l’oestradiol est directement dépendant de la LH alors que la production d’ovocytes est à priori plus dépendante de la FSH. Dans une étude publiée récemment, Loumaye et al (9) montrent qu’un ratio inférieur à 70 serait préjudiciable au devenir du cycle des fécondations in vitro et impliquerait un soutien en LH. Néanmoins, les auteurs estiment que seules 6% des patientes seraient justifiables de cette adjonction. En fait, la plupart des essais thérapeutiques réalisés ne concernent pas un nombre suffisant de patients pour pouvoir apprécier la qualité du conceptus et l’effet sur les taux de grossesse. Ainsi, en l’absence de méta-analyse, il est bien difficile de conclure sur l’intérêt d’utiliser la LH dans cette situation très particulière. Par ailleurs, il est clair que la quantité de LH administrée doit faire l’objet d’une évaluation clinique rigoureuse et que le ratio 1/1 proposé par les HMG ne paraît pas vraiment physiologique en phase folliculaire.
L’avènement plus récent des antagonistes du GnRH a conduit à une réflexion identique. L’étude dose-réponse réalisée avec le Ganérélix a montré que la dose de 0.25 mg par jour permettait d’induire une réduction des taux circulants de LH qui ne paraissaient pas délétères pour la production d’oestradiol et l’obtention de grossesse (10). En revanche, aucune étude dose réponse n’a été réalisée avec les protocoles d’administration d’une dose unique et, dans cette situation, il est encore impossible de dire si l’administration de LH constituera en soi un bénéfice pour les patientes.
Ainsi la LH est un facteur de régulation essentielle de la production des stéroïdes ovariens, mais des études complémentaires sont nécessaires pour mieux préciser les circonstances conduisant à préconiser l’adjonction de LH à cette fin.

Ce rôle thérapeutique potentiel de la LH relève des effets connus de cette hormone sur la granulosa lorsque le récepteur est présent, c’est à dire dans la deuxième partie de la phase folliculaire. Les travaux du groupe de Hillier (11) ont montré que la LH pouvait avoir un rôle régulateur de la prolifération cellulaire avec un effet biphasique : stimulateur à faibles doses et inhibiteur à fortes doses. Ainsi est naît le concept de plafond de LH, selon lequel l’administration de LH à fortes doses (au delà de ce plafond) permettrait de réduire le nombre de follicules en croissance. Très peu d’études cliniques ont jusqu’à présent été réalisées pour confirmer cette hypothèse. L’une réalisée par Sullivan (12) chez 24 patientes précédemment traitées par analogues du GnRH montre uniquement que le soutien par la seule LH (lorsque le follicule atteint un stade de 14 mm) permet une production tout à fait correcte de stéroïdes. Néanmoins, elle ne donne aucune indication sur rôle régulateur de la LH sur le nombre de follicules.
Tel n’est pas le cas d’une l’étude réalisée par Shoham (com. perso) chez les patientes présentant un hypogonadisme hypogonadotrope traitées initialement par une combinaison de FSH et de LH jusqu’à ce que le développement folliculaire atteigne le stade de 12-13 mm. A ce stade, les patientes ont été randomisées pour recevoir de la LH ou de la FSH+LH. Une réduction significative du nombre de follicules de grande taille a été observée chez les patientes traitées par LH, par rapport à celles traitées par l’association FSH+LH. Ces résultats préliminaires méritent naturellement confirmation sur des effectifs plus importants, mais témoignent probablement d’un effet potentiel de fortes doses de LH sur la réduction du nombre des follicules en croissance. Les débouchés thérapeutiques sont évidents dans les inductions d’ovulation qui souhaitent ne pas être multifolliculaires. Des études cliniques sont actuellement en cours pour confirmer les effets potentiels de la LH exogène.

C’est bien entendu un rôle physiologique connu et l’avènement de la LH recombinante permet d’envisager son utilisation à la place de l’hCG pour obtenir le déclenchement des ovulations. Rappelons que la demi-vie plus brève de la LH (6 à 10 heures) lui confère l’avantage de réduire le risque d’hyperstimulation ovarienne, mais inversement d’être moins longtemps efficace pour soutenir le corps jaune. Dans un essai thérapeutique multicentrique, le groupe Sérono a étudié chez des patientes désensibilisées par un analogue du GnRH en vue de fécondation in vitro, le rôle de la LH recombinante à différentes doses. Il est apparu que l’administration de 10 000 UI de LH était une dose suffisante pour obtenir une bonne lutéinisation des cellules de la granulosa et induire la reprise de méiose de l’ovocyte. La qualité des ovocytes obtenus ne paraissait pas différente de celle observée après l’administration d’hCG. On peut donc dire que, même si la rupture folliculaire n’a pas été testée dans ce modèle, certains rôles essentiels de la LH ont pu être reproduits grâce à l’administration de 10 000 UI de LH.

S’il s’agit là aussi bien entendu d’un rôle physiologique essentiel de la LH, on ignore encore la quantité absolument nécessaire dans cette période du cycle. Aucun essai thérapeutique n’a été réellement réalisé en dehors de celui du laboratoire Sérono dans le modèle fécondation in vitro après administration de GnRH agoniste. Dans ce modèle très particulier, il est clairement apparu que le soutien de la phase lutéale nécessite une répétition de l’administration de la LH à un intervalle plus proche que celui connu pour l’hCG. Ceci s’explique, bien entendu, par la demi-vie plus brève de la LH et, dans cet essai thérapeutique, si le déclenchement a été fait avec 15 000 unités de LH, un soutien par 10 000 unités 72 heures après la 1ère injection s’est avéré nécessaire pour maintenir une production de stéroïdes et particulièrement d’oestradiol nécessaire à l’implantation. Il est clair que ce modèle est imparfait puisqu’il s’agit de patientes dont l’hypophyse était désensibilisée par les analogues. La mise sur le marché récente des antagonistes va modifier probablement notre réflexion dans ce domaine puisque la demi-vie brève des antagonistes qui ne modifient pas la sécrétion hypophysaire, créent un environnement hormonal en LH bien différent de celui induit par les agonistes. D’autres études seront nécessaires pour connaître l’intérêt de la LH dans le soutien de la phase lutéale après utilisation des antagonistes du GnRH.

En conclusion, les perspectives d’utilisation de la LH recombinante sont considérables. Elles concernent à la fois la stimulation multifolliculaire en vue de fécondation in vitro, la stimulation au contraire pauci folliculaire, et dans tous les cas, le déclenchement de l’ovulation et le soutien de la phase lutéale. Dans toutes ces situations, la dose de LH requise doit faire l’objet d’études complémentaires. Le modèle de l’hypogonadisme hypogonadotrope a permis une première approche de cette évaluation des doses. Chez la femme normo ovulante, les modifications induites, par les analogues du GnRH sur la sécrétion de LH endogène, devront toujours être considérées pour apprécier la dose thérapeutique idéale de LH recombinante.

Références

1 - SHORT RV, « Steroids in the follicular fluid and the corpus luteum of the mare : a two-cell type theory of ovarian steroids synthesis ». J. Endocrinol, 1962 : 24, 59.

2 - HILLIER SG, TETSUKA M et FRASER HM, « Location and developmental regulation of androgen receptor in primate ovary ». Hum. Reprod, 1997 : 12, 107.

3 - VENDOLA KA, ZHOU J, ADENASYA OO, WEIL S J, et BONDY CA,  « Androgens stimulate early stages of follicular growth in the primate ovary ». J.Clin.Invest, 1998 : 101 : 2622.

4 - ENMARK E, PELTO-HUIKKO M, GRANDIEN K, LAGERCRANTZ S, LAGERCRANTZ J, FRIED G. NORDENSKJOLD M, et GUSTAFSSON JA , « Human estrogen receptor bêta-gene structure, chromosomal localization, and expression pattern ». J. Clin. Endocrinol. Metab, 1997 : 82, 4258.

5 - THE EUROPEAN RECOMBINANT HUMAN LH STUDY GROUP, « Recombinant human luteinizing hormone (LH) to support recombinant human follicle-stimulating hormone (FSH)-induced follicular development in LH- and FSH- deficient anovulatory women : a dose-finding study ». J. Clin. Endocrinol. Metab, 1998 : 83, 1507.

6 - ZELINSKI-WOOTEN MB, HUTCHISON JS, HESS DL, WOLF DP et STOUFFER R, « Follicle stimulating hormone alone supports follicle growth and oocyte development in gonadotrophin-releasing hormone antagonist-treated monkeys ». Hum. Reprod, 1995 : 10, 1658.

7 - FLEMING R, LLOYD F, HERBERT M, FENWICK J, GRIFFITHS T, et MURDOCH A, « Effects of profound suppression of luteinizing hormone during ovarian stimulation on follicular activity, oocyte and embryo function in cycles stimulated with purifed follicle stimulating hormone ». Hum. Reprod, 1998 ; 13 : 1788.

8 – WESTERGAARD LG, ERB K, LAURSEN S, RASMUSSEN PE et SVEN REX, « The effect of human menopausal gonadotrophin and highly purified, urine-derived follicle stimulating hormone on the outcome of in-vitro fertilization in down-regulated normogonadotrophic women ». Human Reprod, 1996 : 11, 1209.

9 - LOUMAYE E, ENGRAND P, HOWLES CM, et O’DEA L, « Assessment of the role of serum luteinizing hormone and estradiol response to follicle-stimulating hormone on in vitro fertilization treatment outcome ». Fertil. Steril, 1997 : 67, 889.

10 - THE GANIRELIX DOSE-FINDING STUDY GROUP, « A double-blind, randomized, dose-finding study to assess the efficacy of the gonadotrophin-releasing hormone antagonist garnirelix (Org 37462) to prevent premature luteinizing hormone surges in women undergoing ovarian stimulation with recombinant follicle stimulating hormone (Puregon) ». Hum Reprod, 1998 : 13, 3023.

11 - YOUNG EL, BAIRD DT, YATES R, REICHERT LE, et HILLIER SG, « Hormonal regulation of the growth and steroidogenic function of human granulosa cells ». J Clin Endocrinol Metab, 1992 : 74, 842.

12 - SULLIVAN MW, STEWART-AKERS A, KRASNOW JS, BERGA SL et ZELEZNIK AJ, « Ovarian responses in women to recombinant follicle-stimulating hormone and luteinizing hormone (LH) : a role for LH in the final stages of follicular maturation ». J. Clin. Endrocrinol. Metab,. 1999 : 84, 228.