Faits :
A.
A._ est assuré auprès de Philos Assurance Maladie SA (ci-après: la caisse-maladie) pour l'assurance obligatoire des soins. Après avoir constaté que l'enfant présentait un important retard du langage et des signes dysmorphiques, le docteur B._, spécialiste en génétique médicale, a prescrit la réalisation d'analyses chromosomiques et moléculaires (ci-après: les analyses) au laboratoire de génétique de l'hôpital C._, le 20 novembre 2013. L'hôpital C._ a délivré une facture de 2'885 fr. (n° xxx) et de 1'400 fr. (n° yyy), soit un montant total de 4'285 fr.
A l'invitation de la caisse-maladie, le médecin a indiqué qu'il avait besoin du résultat de ces analyses pour trouver l'étiologie du syndrome (probablement génétique) pour l'instant d'origine indéterminée présenté par l'enfant et que la poursuite du traitement dépendait du diagnostic en cours d'investigation par l'entremise d'analyses parentales (avis du 4 février 2014). En se fondant sur l'avis de son médecin-conseil, la caisse-maladie a refusé la prise en charge des analyses (communications du 18 février et du 20 mars 2014). Après un échange d'écriture, elle a formellement nié le droit de l'enfant au remboursement des coûts liés aux analyses du 20 novembre 2013 (décision du 22 septembre 2014). L'assuré ayant contesté le prononcé, la caisse-maladie a rejeté l'opposition. En bref, la caisse-maladie a retenu que le docteur B._ avait été en mesure de poser un diagnostic avant de connaître le résultat des analyses, que le résultat de celles-ci ne permettait pas d'orienter le choix du traitement et qu'elles n'étaient en aucun cas un traitement en soi (décision sur opposition du 4 novembre 2014).
B.
A._ a déféré cette décision au Tribunal cantonal du Valais, Cour des assurances sociales. En se référant à un nouvel avis de son médecin-conseil (du 22 janvier 2015), la caisse-maladie a maintenu sa position. Par décision du 25 mai 2016, le Tribunal cantonal a rejeté le recours.
C.
A._ forme un recours en matière de droit public contre ce jugement dont il demande l'annulation. Il conclut principalement à la prise en charge des frais afférents aux analyses par l'assurance obligatoire des soins et subsidiairement au renvoi de la cause à la caisse-maladie pour nouvelle décision.
La caisse-maladie conclut au rejet du recours, tandis que l'Office fédéral de la santé publique (OFSP) a renoncé à se déterminer.
Le recourant a déposé des observations en date du 18 octobre 2016.

Considérant en droit :
1.
Le recours en matière de droit public peut être formé pour violation du droit, tel qu'il est délimité par les art. 95 et 96 LTF. Le Tribunal fédéral applique le droit d'office (<ref-law>), n'étant limité ni par les arguments de la partie recourante, ni par la motivation de l'autorité précédente. Le Tribunal fédéral n'examine en principe que les griefs invoqués, compte tenu de l'exigence de motivation prévue à l'<ref-law>, et ne peut aller au-delà des conclusions des parties (<ref-law>). Il fonde son raisonnement sur les faits retenus par l'autorité précédente (<ref-law>) sauf s'ils ont été établis de façon manifestement inexacte ou en violation du droit au sens de l'<ref-law> (<ref-law>). La partie recourante qui entend s'écarter des faits constatés doit expliquer de manière circonstanciée en quoi les conditions de l'<ref-law> sont réalisées, sinon un état de fait divergent ne peut être pris en considération (<ref-law>).
2.
Compte tenu des conclusions et motifs du recours, le litige porte sur la prise en charge par l'assurance obligatoire des soins des coûts afférents aux analyses cytogénétiques moléculaires prescrites le 20 novembre 2013.
3.
3.1. L'assurance-maladie sociale alloue des prestations en cas de maladie (<ref-law> et <ref-law>). Selon l'art. 25 al. 1 et al. 2 let. b LAMal, les prestations dont les coûts sont pris en charge par l'assurance obligatoire des soins comprennent notamment les analyses, médicaments, moyens et appareils diagnostiques ou thérapeutiques prescrits par un médecin ou, dans les limites fixées par le Conseil fédéral, par un chiropraticien.
3.2. Selon l'<ref-law>, le Conseil fédéral peut désigner en détail les prestations fournies par un médecin ou un chiropraticien, dont les coûts ne sont pas pris en charge par l'assurance obligatoire des soins ou le sont à certaines conditions. S'agissant des prestations énumérées à l'<ref-law>, le Département fédéral de l'intérieur (DFI), auquel le Conseil fédéral a délégué à son tour la compétence mentionnée (<ref-law> en corrélation avec les art. 33 let. e et 34 OAMal), a prévu un système dit de liste positive. Ces listes - notamment la liste des analyses (LA; art. 52 al. 1 let. a ch. 1 LAMal; art. 34 et art. 60 à 62 OAMal; <ref-law>; annexe 3 à l'OPAS) - ont pour caractéristique d'être à la fois exhaustives et contraignantes (<ref-ruling> consid. 4.1 p. 510).
Parmi les analyses cytogénétiques moléculaires, les positions n° 2018.00 et n° 2018.05 du chiffre 2.2.1.3 de la liste des analyses, dans leur version en vigueur au moment de la prescription des analyses de laboratoire du 20 novembre 2013 (cf. arrêt 9C_1011/2012 du 18 avril 2013 consid. 2.1), sont prises en charge par l'assurance obligatoire des soins l'analyse chromosomique, caryotype constitutionnel ou hémopathies malignes, supplément pour hybridation in situ métaphasique ou interphasique, par sonde, max. 7 fois (n° 2018.00), et l'hybridation en série in situ ou génomique, caryotype constitutionnel ou hémopathies malignes, forfait pour 8 sondes ou davantage (n° 2018.05).
3.3. La présence d'une prestation dans une liste positive ne signifie pas qu'elle est systématiquement prise en charge par l'assurance obligatoire des soins. Les prestations mentionnées aux art. 25 à 31 LAMal doivent encore être efficaces, appropriées et économiques dans le cas d'espèce (art. 32 al. 1, 1ère phrase, LAMal; <ref-ruling> consid. 6 p. 302 et les références).
Selon le Préambule de la liste des analyses, en vigueur depuis le 1er janvier 2013, les analyses à la charge des assureurs-maladie dans le cadre de l'assurance obligatoire des soins doivent servir à diagnostiquer ou à traiter une maladie et ses séquelles (<ref-law>). Une analyse diagnostique doit permettre, avec une probabilité acceptable,
- de décider si un traitement est nécessaire, et si oui, lequel, ou
- de réorienter le traitement médical appliqué jusqu'alors, ou
- de redéfinir les examens qui sont nécessaires (p. ex., pour prévenir, dépister ou traiter à temps les complications typiques auxquelles on peut s'attendre) ou
- de renoncer à d'autres examens visant à explorer les symptômes, les séquelles ou les problèmes typiques auxquels on peut s'attendre.
Les analyses, pour lesquelles il apparaît clairement, au moment où elles sont prescrites, qu'elles ne satisferont à aucun des quatre points précités, ne sont pas prises en charge. De plus, le fournisseur de prestations doit limiter ses prestations à la mesure exigée par l'intérêt de l'assuré et le but du traitement (<ref-law>).
4.
4.1. La juridiction cantonale a nié le droit du recourant à la prise en charge par l'assurance obligatoire des coûts afférents aux analyses de laboratoire prescrites le 20 novembre 2013. Elle a retenu que le médecin prescripteur avait été en mesure de poser un diagnostic lors de l'examen clinique, en s'appuyant sur l'important retard dans le développement de l'enfant au niveau du langage et sur des troubles dysmorphiques (syndrome - probablement génétique - pour l'instant d'origine indéterminée). Les premiers juges ont ajouté que le médecin prescripteur avait clairement indiqué dans son avis du 4 février 2014 que les analyses avaient pour but de trouver la cause de ces troubles (étiologie) et que les conséquences thérapeutiques de ces analyses dépendaient du diagnostic en cours d'investigation (auprès des parents). Aussi, le docteur B._ n'envisageait au moment de la prescription aucun traitement thérapeutique ou redéfinition/exclusion d'examen. Au contraire, il s'était focalisé sur la recherche de la cause des troubles de l'enfant, soit un but qui ne correspond à aucun des quatre critères énumérés au préambule de la liste des analyses.
4.2. Le recourant reproche à l'autorité précédente d'avoir procédé à une constatation manifestement inexacte des faits pertinents et d'avoir violé l'<ref-law> et ses dispositions d'exécution en retenant que les analyses prescrites par le docteur B._ ne constituaient pas une étape préalable et incontournable à un traitement thérapeutique. Dans la mesure où l'autorité précédente n'avait pas mis en doute qu'il n'était pas en bonne santé, le seul fait que les prestations prescrites figuraient dans la liste des analyses suffisait à ce que les analyses soient prises en charge par l'assurance obligatoire des soins. Au demeurant, l'examen clinique n'avait pas permis de poser un diagnostic certain et le médecin prescripteur avait expressément indiqué que les conséquences thérapeutiques dépendaient du résultat des analyses prescrites.
5.
5.1. Il n'est pas contesté que les analyses de laboratoire prescrites correspondent en l'espèce aux positions n° 2018.00 et n° 2018.05 du chiffre 2.2.1.3 LA (supra consid. 3.2). Contrairement à ce que le recourant affirme, cette inscription ne suffit pas à leur prise en charge systématique pour un enfant présentant une dysmorphie ou un retard du développement (arrêt 9C_1011/2012 du 18 avril 2013 consid. 2.3.1 et les références). L'assurance obligatoire des soins assume en effet les (seuls) coûts des prestations qui servent à diagnostiquer ou à traiter une maladie et ses séquelles (<ref-law>) et qui sont efficaces, appropriées et économiques dans le cas d'espèce (supra consid. 3.3; lettre d'information de l'OFSP aux assureurs-maladie et réassureurs sur les dispositions légales concernant la prise en charge des analyses génétiques par l'assurance obligatoire des soins du 3 mai 2016, p. 2). Pour pouvoir être pris en charge par l'assurance obligatoire des soins, les actes diagnostiques prévus dans la liste des analyses doivent donc - à la différence par exemple des mesures de prévention au sens de l'<ref-law> - servir au diagnostic ou au traitement d'une maladie qui s'est déjà manifestée (présence de symptômes ou d'autres éléments concrets et fondés faisant soupçonner une maladie; arrêt 9C_1011/2012 précité; GEBHARD EUGSTER, Krankenversicherung, in Soziale Sicherheit, SBVR, 3ème éd. 2016, n° 353 s. p. 514).
5.2. Compte tenu de son pouvoir d'examen restreint en la matière (supra consid. 1), il n'appartient pas au Tribunal fédéral de procéder une nouvelle fois à l'appréciation des preuves administrées, mais à la partie recourante d'établir en quoi celle opérée par l'autorité précédente serait manifestement inexacte ou incomplète, ou en quoi les faits constatés auraient été établis au mépris de règles essentielles de procédure. En l'occurrence, l'argumentation du recourant consiste, pour l'essentiel, à opposer sa propre version des faits à celle de l'autorité précédente, sans démontrer en quoi l'autorité précédente se serait fondée sur des faits manifestement inexacts (au sens de l'<ref-law>). Une lecture attentive du jugement attaqué et de l'avis du 4 février 2014 sur lequel les premiers juges se sont appuyés révèle singulièrement que le médecin prescripteur n'attendait pas un effet médico-thérapeutique du résultat des analyses prescrites. Selon les termes du docteur B._, "tout [allait en effet] dépendre du diagnostic (cf. suspicion d'anomalie chromosomique, en cours d'investigation via analyses parentales) !". En présence d'une personne susceptible d'être porteuse d'une anomalie génétique sans expression clinique actuelle, les analyses prescrites entraient ainsi dans le cadre d'un bilan étiologique.
En d'autres termes, pour être pris en charge par l'assurance obligatoire des soins, il manquait au moment de la prescription une suspicion concrète évoquant ou suggérant la présence d'anomalies dans une ou des régions spécifiques du génome. Qui plus est, toutes les anomalies détectées par des analyses cytogénétiques ne sont pas pathogènes. Dans ces circonstances, les premiers juges ont retenu sans arbitraire que les analyses prescrites ne répondaient pas au moment de la prescription (du 20 novembre 2013) à des nécessités thérapeutiques ou de soins, soit en particulier de décider si un traitement est nécessaire, de réorienter le traitement appliqué jusqu'alors, de redéfinir les examens nécessaires ou de renoncer à d'autres examens (Préambule de la liste des analyses).
5.3. Les motifs qui précèdent scellent le sort du recours, qui doit être rejeté, sans qu'il soit nécessaire d'examiner les autres arguments soulevés par le recourant ou d'ordonner un complément d'instruction.
6.
Mal fondé, le recours doit être rejeté. Le recourant, qui succombe, supportera les frais judiciaires afférents à la présente procédure (art. 66 al. 1, 1ère phrase, LTF). Même si elle obtient gain de cause, l'intimée n'a pas droit à des dépens.

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce :
1.
Le recours est rejeté.
2.
Les frais judiciaires, arrêtés à 500 fr., sont mis à la charge du recourant.
3.
Le présent arrêt est communiqué aux parties, au Tribunal cantonal du Valais, Cour des assurances sociales, et à l'Office fédéral de la santé publique.
Lucerne, le 25 avril 2017
Au nom de la IIe Cour de droit social
du Tribunal fédéral suisse
La Présidente : Pfiffner
Le Greffier : Bleicker