Implication de l'hormone de croissance et de la prolactine dans la fonction ovarienne chez la souris

Role of Prolactin and Growth Hormone in mouse ovarian function

• Auteur / Autrice : Anne Bachelot
• Direction : Nadine Binart
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Endocrinologie
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 5

Mots clés

Mots clés contrôlés

Prolactine

Hormone de croissance

Ovaire

Corps jaune

Résumé

Chez les mammifères, la folliculogenèse ovarienne est un phénomène complexe continu, marqué par la succession de différentes étapes du développement du follicule, depuis le moment où il sort de la réserve ovarienne jusqu'à sa rupture au moment de l'ovulation ou à son involution par atrésie. Malgré l'accumulation de données physiologiques, le déterminisme du développement folliculaire reste encore imparfaitement compris, notamment, la balance entre la croissance et l'atrésie et la sélection d'un ou plusieurs follicules dominants. Nous avons étudié la folliculogenèse ovarienne dans un modèle de souris invalidée pour le gène codant pour le récepteur de l'hormone de croissance et la protéine de liaison de la GH (GHBP). Le phénotype marquant de ces souris est la réduction de la taille des portées des femelles. L'étude de la fertilité des femelles GHR/BP -/- nous a permis de démontrer que ces animaux, dont la taille des portées est réduite, ne présentent pas d'anomalies d'implantation ou de développement embryonnaire, mais ont un taux d'ovulation réduit. La structure de leurs ovaires est normale, contenant l'ensemble des différentes classes de follicules ovariens, bien que leurs nombres soient réduits. Le taux d'ovulation faible, mais continu dans le temps, parait être lié à une anomalie survenant au cours du développement du follicule pré-antral, et persiste lors de la superovulation. En effet, nous avons mis en évidence que le nombre de follicules sains antraux et préovulatoires étaient diminués chez ces souris par rapport à celui des souris sauvages tandis que le nombre de follicules atrétiques était augmenté. Nous avons démontré que cette anomalie était directement liée à l'absence du récepteur de la GH, et non à un défaut d'action de l'IGF-I. En effet, nous avons établi que la production de l'IGF-I était intrinsèque à l'ovaire et suffisante pour lui permettre d'exercer son action. De plus, le traitement de ces souris par les micropompes d'IGF-I n'a pas permis une correction du phénotype. La GH elle-même semble donc être un co-facteur important impliqué dans la croissance folliculaire, en particulier dans la survie des follicules antraux. Le pic de LH pré-ovulatoire entraine l'ovulation et ensuite un programme de différenciation terminale du follicule ovulé en corps jaune à travers un processus nommé lutéinisaiton. Ces cellules en cours de lutéinisation doivent sortir du cycle cellulaire et exprimer de nouvelles molécules qui vont alors permettre aux cellules lutéales de survivre dans un environnement hormonal différent. Le corps jaune va ainsi jouer un rôle central dans la régulation du cycle et le maintien de la gestation. La prolactine (PRL) joue un rôle crucial dans le maintien de la fonction lutéale et de la gestation chez les rongeurs en activant son récepteur (R) transmembranaire. Notre équipe a réalisé l'invalidation du gène du récepteur de la PRL par la technique de recombinaison homologue ciblée. Le phénotype résultant de l'invalidation du gène codant pour ce récepteur a montré que les femelles RPRL-/- ovulaient, mais n'étaient pas gestantes. Nos études ont permis de montrer que le processus de lutéinisation débute mais que le corps jaune involue rapidement et ne permet pas le maintien de la gestation car les cellules lutéales entrent en apoptose massivement et la vascularisation ne se met pas en place. Ces anomalies sont associées à une diminution de l'expression du récepteur de la LH et ainsi de la cascade enzymatique permettant la steroïdogenèse. A l'inverse, la 20a-hydroxysteroïde déshydrogénase est activée en l'absence de PRL, aboutissant à la dégradation de la progestérone synthétisée. Nous nous sommes ensuite concentrés sur la recherche des gènes régulés par la prolactine afin de pouvoir mieux cerner la ou les cibles moléculaires de cette hormone sur le corps jaune. Afin de tenter de restaurer l'expression du RLH dans les souris RPRL -/-, nous avons traité précocement après l'ovulation ces souris par de l'hCG. Nous avons observé un maintien de la structure du corps jaune jusqu'au 5e'''' jour de gestation bien que l'implantation n'ait pas lieu, du fait de la persistance de l'activité 20a-hydroxysteroïde déshydrogénase. L'analyse par hybridation in situ de l'expression de l'ARNm du RLH et l'étude fonctionnelle de RLH par liaison à l'hormone marquée ont montré une réexpression du RLH chez les souris traitées. Enfin, par la technique de macroarrays sur les corps jaunes de souris RPRL+/+, PRLR-/- et PRLR-/- traitées à l'hCG, nous avons identifié des gènes cibles de la PRL et de la LH, parmi lesquels la VE-cadhérine, p27, PTEN, ainsi que sFRP-4, acteur de la voie WNT/frizzled. Enfin, afin de mieux comprendre l'implication de la PRL sur la régulation du RLH, nous avons croisé cette lignée avec la lignée de souris surexprimant la sous unité P de l'hCG. Ces modèles devraient permettre d'étudier les interactions entre ces deux hormones, le rôle de la PRL dans l'expression du RLH. Ce travail a donc permis ainsi de mettre en évidence le rôle de l'hormone de croissance et de la prolactine dans la folliculogenèse ovarienne et le contrôle de la fonction lutéale chez les rongeurs.

In order to analyze the consequences of the absence of growth hormone receptor (GHR) and GH binding protein (GHBP) on female reproductive function, we used a mouse model in which the GHR/BP gene has been disrupted by homologous recombination. The major effect on reproductive function seen in GHR/BP-KO as compared to wild type animals is a dramatic decrease of the litter size, this defect being due to a reduction of ovulation rate. The number of follicles per ovary is markedly reduced, although all categories of follicles are represented. The ovulatory response to exogenous gonadotropin treatment is also three-fold reduced in GHR/BP-KO as compared to the wild-type ovaries. These results establish that the reduced rate of ovulation is essentially due to an ovarian defect rather than a deficiency in pituitary gonadotropins. In antral follicles, LH and IGF-I receptor levels are not changed. Interestingly, the rate of atresia is increased in GHR/BP KO preantral but not antral follicles in comparison to wild-type follicles. IGF-I treatment using micropumps is not able to rescue either fertility or ovarian responsiveness to exogenous gonadotropins, suggesting that the effect of GH is independent of IGF-I. In conclusion, these results indicate that the reduction of litter size in GHR/BP KO mice is a consequence of an alteration of the basal growth of follicles, and that GH affects follicular growth, independent of IGF-I. The corpus luteum (CL) plays a central role, in the maintenance of pregnancy, mainly by secreting progesterone. Null mutation of the PRL receptor (R) gene in mouse leads to female sterility due to a failure of embryo implantation which is the consequence, for a large part, to decrease of LH receptor expression in the CL and consequently loss of the enzymatic cascades necessary to produce adequate levels of progesterone. In the present investigation, we attempted to treat PRLR-/- females with hCG, and showed a clear de novo expression of LHR mRNA in the corpora lutea of these mice. Binding analysis showed similar levels of LH binding activity in corpora lutea of wild type and hCG-treated PRLR-/- mice, confirming that the LHR in hCG treated PRLR-/- animals was functional. The expression of LHR was accompanied with increased expression of steroidogenic enzymes involved in progesterone synthesis. Despite these positive effects, no embryo implantation was observed, due to high expression of 20D-hydroxysteroid dehydrogenase, which catabolizes progesterone. To better appreciate the molecular mechanisms underlying maintenance of the corpus luteum, a series of mRNA expression profiling experiments was performed on isolated corpora lutea of PRLR-/- and hCG-treated PRLR-/- mice at d 2. 5 of pregnancy. This approach revealed several novel candidate genes with potentially pivotal roles in ovarian function, among them, p27, VE-cadherin, Pten and sFRP-4, a member of the WNT/frizzled family. In conclusion, this study showed the differential role of PRL and LH in corpus luteum function and identified new targets of these hormones in luteal cells.