Activité endocrine de l'ovaire au cours de la mini-puberté : mécanismes sous-jacents et rôle dans la fonction de reproduction

Endocrine activity of the ovary during mini-puberty : underlying mechanisms and role in reproductive function

• Auteur / Autrice : Marie Devillers
• Direction : Céline Guigon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Reproduction
• Date : Soutenance le 10/12/2021
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de biologie fonctionnelle et adaptative (Paris ; 2014-....)
• Jury : Président / Présidente : Jamileh Movassat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Céline Guigon, Jamileh Movassat, Stéphane Fabre, Marie-Christine Chaboissier, Virginie Rouiller-Fabre, Vincent Prévot
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Stéphane Fabre, Marie-Christine Chaboissier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Reproduction

Fécondité

Gonadotrophines

Hydrocarbures aromatiques

Androgènes

Hormone antimullérienne

Gonadotrophines

Androgènes

Estradiol

Mots clés libres

Activité endocrine

Mini-Puberté

Œstradiol

Amh

Androgènes

Ahr

Folliculogenèse

Hormones gonadotropes

Fertilité

Programmation de la fonction de reproduction

Endocrine activity

Estradiol

Amh

Androgens

Ahr

Gonadotrope hormones

Folliculogenesis

Fertility

Reproductive function programming

Résumé

Chez les mammifères femelle, on observe une activation transitoire de l'axe gonadotrope juste après la naissance nommée « mini-puberté », caractérisée par une élévation importante des niveaux des hormones gonadotropes folliculo-stimulante (FSH) et lutéinisante (LH), ainsi que de l'œstradiol (E2). Les études du laboratoire ont mis en évidence que ces concentrations élevées de FSH et de LH sont indispensables pour induire la production d'E2 dans des petits follicules antraux mais qu'elles sont incapables de stimuler la croissance folliculaire au-delà de ce stade. Cette production prépubère d'E2 pourrait être indispensable à la programmation de la fonction de reproduction en participant notamment à la différenciation de circuits hypothalamiques. Il est donc important de comprendre comment est régulée l'activité endocrine de l'ovaire au moment de la mini-puberté et de déterminer sa vulnérabilité à des perturbateurs endocriniens. De plus, il reste à établir le rôle de l'activité endocrine de l'ovaire au cours de la mini-puberté sur la programmation de la fonction de reproduction. La première partie de ma thèse a consisté à étudier, chez la souris, les mécanismes régulant l'activité de l'ovaire au cours de la mini-puberté. Nous nous sommes ainsi intéressées à la contribution de facteurs et de voies de signalisation identifiés comme régulant la production d'E2 et la folliculogenèse à l'âge adulte : l'hormone anti-Müllérienne (AMH), les androgènes et la voie du récepteur aux hydrocarbures aromatiques (AHR). Nos analyses menées à la fois in vivo et sur des cultures organotypiques d'ovaires ont montré que l'AMH et les androgènes dialoguaient avec la signalisation de la FSH dès cette période. En particulier, nos travaux ont révélé que l'action répressive de l'AMH sur l'expression de l'aromatase dans les follicules les plus matures était limitée par les fortes concentrations minipubères de FSH qui inhibent considérablement la synthèse d'AMH (Devillers et al. 2019). Nous avons également démontré que les androgènes, par leur effet stimulateur sur l'expression du récepteur de la FSH, augmentaient l'expression de l'aromatase et qu'ils pourraient stimuler la croissance des follicules du stade pré-antral au stade antral (Article en préparation). En revanche, la signalisation « intrinsèque » d'AHR ne semble pas jouer un rôle essentiel dans l'ovaire au cours de la mini-puberté, et l'activation de cette voie par l'exposition de souris mini-pubères à la dioxine ne perturbe pas la production d'E2 (Devillers et al. 2020). Ces données montrent la complexité de la régulation de la production d'E2 lors de la mini-puberté ainsi que la protection dont bénéficie ce processus contre certains perturbateurs endocriniens. Dans la seconde partie de ma thèse, j'ai initié des recherches pour définir le rôle de l'activité endocrine de l'ovaire mini-pubère sur différents paramètres clés de la reproduction. Nous avons étudié les conséquences d'une baisse d'activité ovarienne, obtenue par l'administration d'un antagoniste du récepteur de la GnRH, sur l'initiation de la puberté, la cyclicité et la fertilité dans un modèle de souris. Les analyses montrent que le traitement entraîne un léger retard de survenue de la puberté ainsi qu'une altération de la cyclicité. En revanche, il n'affecte pas l'ovulation en réponse à une stimulation ovarienne, ou la fertilité. L'étude approfondie des régions hypothalamiques impliquées dans le contrôle de la reproduction chez la femelle est en cours et permettra de juger si les populations de neurones à GnRH et de kisspeptines sont touchées.

In female mammals, there is a transient activation of the gonadotrope axis just after birth named ''mini-puberty'', which is characterized by an important elevation in the circulating levels of estradiol (E2) and of gonadotrope hormones, i.e. folliculo-stimulating hormone (FSH) and luteinizing hormone (LH). Recent studies of the laboratory have shown that these high concentrations of FSH and LH are mandatory for the induction of E2 production by the small antral follicles of the ovary but that they are inefficient in stimulating their growth. Although the physiological role of this early E2 production remains elusive, we hypothesize that it is essential for reproductive function programming, notably by participating in the differentiation of the hypothalamic neuron circuits regulating GnRH pulsatility. Thus, it is of importance to understand how the endocrine activity of the ovary is regulated at the time of mini-puberty and to determine its vulnerability to endocrine disrupters. Furthermore, the exact role of the endocrine activity of the ovary during mini-puberty still has to be establish. The first part of my thesis has consisted in studying, in the mouse, the mechanisms regulating ovarian endocrine activity during this peculiar period. We have focused our research on the contribution of factors and signaling pathway already identified as regulators of E2 production and folliculogenesis in adult cycling females: the anti-Müllerian hormone (AMH), androgens and the aryl hydrocarbon receptor (AHR) signaling pathway. Our in vivo analyses and organotypic cultures of ovaries have shown the interplay between AMH and androgens and FSH signaling pathway in the minipubertal ovary. We have demonstrated that the repressive action of AMH on aromatase expression in the most mature follicles was limited by the minipubertal elevation in FSH levels, through its inhibition of AMH synthesis (Devillers et al. 2019). We have also found that androgens would enhance aromatase transcript abundance by stimulating FSH receptor expression, and that they may induce the growth of pre-antral follicles to the small antral stage (Article in preparation). In contrast to the AMH and androgen pathways, the intrinsic AHR signaling did not appear to play an essential role in the minipubertal ovary. The administration of dioxine during mini-puberty to activate AHR signaling had no effect on E2 production (Devillers et al. 2020). These results point out the complexity of E2 production regulation during mini-puberty and the protection that it seems to benefit from endocrine disruptors. In the second part of my thesis, my researches aimed at defining the role of the minipubertal ovarian endocrine activity on key parameters of reproduction. To that purpose, we studied the impact of ovarian activity loss, obtained by administrating a GnRH receptor antagonist to mice during mini-puberty, on puberty onset, cyclicity and fertility. Analyses showed a slight delay in puberty onset and an alteration of cyclicity in the treated group. However, the loss of ovarian activity during mini-puberty affected neither the capacity to ovulate in response to ovarian stimulation nor fertility. An in-depth study of hypothalamic regions involved in controlling reproduction in females is in progress and would allow us to evaluate whether the GnRH and kisspeptin neurons populations are affected by this treatment.