Impacts de l’œstradiol et du bisphénol A, isolés ou en mélange, dans le déroulement de la spermatogenèse et la qualité des gamètes chez les mammifères

Oestradiol and bisphenol A impacts on spermatogenesis’ establishment and sperm quality in mammals

• Auteur / Autrice : Vanessa Brouard
• Direction : Christelle Delalande-Lecapitaine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance en 2016
• Etablissement(s) : Caen
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale structures, informations, matière et matériaux (Caen ; 1992-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Oestrogènes, reproduction, cancer (Caen ; 1998-....)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Normandie Université (2015-....)
• Jury : Président / Présidente : Virginie Rouiller-Fabre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ethel Joly-Szerman, Christelle Delalande-Lecapitaine, Virginie Rouiller-Fabre, Patrick Fénichel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Virginie Rouiller-Fabre, Patrick Fénichel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rats

Testicule

Bisphénol A

Estrogènes

Perturbateurs endocriniens

Spermatozoïdes

Spermatogenèse

Résumé

La spermatogenèse est un processus complexe, il est clairement établi que les oestrogènes sont impliqués dans sa régulation et qu’ils peuvent agir sur le spermatozoïde qui exprime les récepteurs aux oestrogènes ESR1, ESR2 et GPER. Depuis quelques décennies, l’infertilité chez l’homme augmente et cela pourrait être dû à une exposition aux perturbateurs endocriniens, tels que les xénoestrogènes. Le bisphénol A (BPA) est un composé chimique utilisé dans la fabrication de plastiques et de par sa structure proche de l’17β-oestradiol (E2), il possède une activité oestrogénique. Ainsi, nous avons étudié les effets de l’E2 et/ou du BPA in vivo à de faibles doses (20μg/kg/jour d’E2 et 50μg/kg/jour de BPA) sur la spermatogenèse chez le rat prépubère (15 à 30jpp) et adulte (60 à 75jpp) et sur le spermatozoïde humain in vitro. Chez le rat, les résultats obtenus démontrent un effet différentiel du BPA et de l’E2 principalement chez les animaux prépubères où la mise en place de la spermatogenèse est activée après une exposition au BPA et inhibée après une exposition à l’E2. Les effets observées chez les rats prépubères exposés de 15 à 30jpp ne sont pas retrouvés chez les rats adultes exposés à la même période. Une diminution de l’expression des gènes codants pour des protéines de la barrière hémato-testiculaire est aussi retrouvée chez les rats prépubères exposés de 15 à 30jpp et chez les rats adultes exposés de 60 à 75jpp. L’étude sur le spermatozoïde humain a débuté par la mise en évidence et la quantification des différents récepteurs aux oestrogènes et l’expression de chaque récepteur par spermatozoïde augmente dans les échantillons de moins bonne qualité, tout comme la concentration séminale en oestradiol. Les effets de l’E2 et du BPA ont ensuite été analysés sur la mobilité, la capacitation puis l’apoptose des spermatozoïdes. Nous avons observé une augmentation de la mobilité après incubation en présence d’oestradiol (10-9 et 10-7M). Les effets de l’E2 et BPA sur la capacitation sont dépendants de la concentration, les concentrations 10-5 et 10-9M ont un effet inhibiteur alors que la concentration 10-7M d’E2 a un effet stimulateur. Enfin, l’E2 et le BPA semblent favoriser l’apoptose du spermatozoïde humain. Ainsi, notre étude démontre les effets différentiels de l’E2 et du BPA sur la mise en place de la spermatogenèse chez le rat prépubère et sur la mobilité du spermatozoïde humain et des effets similaires sur la BHT chez le rat prépubère et adulte et sur la capacitation et l’apoptose du spermatozoïde humain, suggérant que le BPA pourrait activer des récepteurs et des voies de signalisations différents de l’E2.

Spermatogenesis is a complex process leading to the production of spermatozoa from spermatogonia and it is well know that estrogens are involved in its regulation. Moreover, they can act on the sperm which expresses estrogen receptors ESR1, ESR2 and GPER. For several years, infertility in men has been increasing due to the exposure of endocrine disruptor chemical, such as xenoestrogens. Bisphenol A (BPA) is a chemical compound with estrogenic activity mainly used in plastics’ manufacture. Indeed, we studied the effects of estradiol (E2) and / or BPA at low doses (20μg / kg / day for the E2 and 50μg / kg / day for BPA) on spermatogenesis in prepubertal (15 to 30dpp) and adult rats (60 to 75dpp) in vivo and in human sperm in vitro. In rats, the results have demonstrated a differential effect of BPA and E2 specifically in prepubertal animals where the establishment of spermatogenesis is enhanced after BPA exposure and inhibited after E2 exposure. The effects observed in prepubertal rats exposed to 15 at 30dpp were not found in 75dpp rats exposed at the same period. A decrease in the expression of genes encoding blood-testis barrier proteins was also found in prepubertal rats exposed at 15 to 30dpp and in adult rats exposed at 60 to 75dpp. The study on human sperm begun with identification and quantification of estrogen receptors and the expression of each receptor was increased in low quality sperm samples, as well as estradiol seminal concentration. The effects of E2 and BPA were analyzed on sperm motility, apoptosis and capacitation. We observed an increase in motility only after incubation with estradiol (10-9 and 10-7M). E2 and BPA effects on sperm capacitation are dose dependant; at 10-5 and 10-9M both treatments decreased capacitated sperm percentage, while it was increased at 10-7M E2. Finally, E2 and BPA appear to promote apoptosis in human sperm. Thus, our study has shown the differential effects of E2 and BPA on spermatogenesis’ establishment in prepubertal rats and on human sperm motility, and similar effects on the BHT in prepubertal and adult rats and on the human sperm capacitation and apoptosis, suggesting that BPA may activate different receptors and signaling pathways than E2