Génotoxicité des rayonnements ionisants au cours de l'ovogenèse chez les mammifères

Genotoxicity of Ionizing Radiation During Oogenesis in Mammals

• Auteur / Autrice : Vincent Puy
• Direction : Nelly Achour-Frydman, Gabriel Livera, Emmanuelle Martini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 03/12/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Signalisations et réseaux intégratifs en biologie (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Stabilité génétique, cellules souches et radiations (Fontenay-aux-Roses, Hauts-de-Seine ; 2019-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté de médecine (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Patrat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Monget, Daniel Vaiman, Patrick Revy
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Monget, Daniel Vaiman

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ovogenèse

Facteurs de risque

Hérédité

Réparation de l'ADN

Fécondité

Rayonnements ionisants

Fertilité humaine

Mots clés libres

Fertilité

Rayonnement ionisant

Réparation de l’ADN

Risque héréditaire

Ovogenèse

DNA repair

Fertility

Hereditary risk

Ionizing radiation

Oogenesis

Résumé

La fertilité féminine dépend en partie du nombre et de la qualité des ovocytes. Les cassures double brin de l’ADN (CDBs) sont les lésions les plus délétères induites par les rayonnements ionisants (RI). Elles peuvent conduire à la mort cellulaire ou être prises en charge par des mécanismes de réparation plus ou moins fidèles tels que la recombinaison homologue (RH) ou par jonctions des extrémités non homologues (NHEJ). Nous avons étudié expérimentalement la radiosensibilité ovocytaire et les mécanismes de réparation des CDBs chez la Souris et chez la Femme en utilisant des modèles in vivo et in vitro dans une perspective intégrée. Chez la souris, les ovocytes de la réserve ovarienne (DL50 < 50mGy) sont beaucoup plus radiosensibles que ceux entrés en croissance (DL50 > 8Gy). Les ovocytes radio-résistants sont capables de survivre à long terme, peuvent être ovulés et fécondés. Les souris irradiées conservent une fertilité transitoire témoignant de la fonctionnalité des ovocytes radio-résistants. Cependant, l’exposition aux RI altère la qualité ovocytaire en augmentant le taux d’aneuploïdie de manière corrélée à une augmentation de la mortalité embryonnaire. Après irradiation, les ovocytes de la réserve s’engagent exclusivement dans la RH avec le chargement de RAD51. Au contraire, les ovocytes entrés en croissance engagent moins la résection. Ces derniers utilisent le NHEJ canonique, nécessaire à leur survie après irradiation. Dans les ovocytes en croissance la présence de 53BP1 est en faveur d’une prise en charge non-résective des CDBs. L’étude de souris invalidées pour Xlf nous a permis de démontrer l’implication du NHEJ canonique dans la radiorésistance des ovocytes en croissance chez la souris. Chez la Femme, l’utilisation d’un système de culture organotypique de fragments ovariens nous a permis de démontrer la plus forte radiorésistance des ovocytes de la réserve comparativement à la souris. La présence de 53BP1 suggère que le NHEJ pourrait être impliqué dans cette survie ovocytaire comme pour les ovocytes murins en croissance. L’ensemble de ces données suggèrent que la qualité ovocytaire peut être affectée après irradiation et que les conceptions naturelles après exposition aux RI pourraient être à risque d’effets héréditaires.

Female fertility depends in part on the number and quality of oocytes. Ionising radiation (IR) has genotoxic effects that can induce cell death. DNA double strand breaks (DSBs) are the most deleterious lesions induced by IR and are dealt with by more or less faithful repair mechanisms such as homologous recombination (HR) or non-homologous end joining (NHEJ). We experimentally investigated radiosensitivity and DSB repair mechanisms in the mouse and human oocyte using in vivo and in vitro models in an integrated perspective. In mouse, oocytes in the ovarian reserve (LD50 < 50mGy) are much more radiosensitive than those in the growing oocytes (LD50 > 8Gy). Radiation-resistant oocytes are able to survive in the long term, can be ovulated and fertilized. Irradiated mice had transient fertility indicating the functionality of the radioresistant oocytes. However, IR exposure alters oocyte quality by increasing the aneuploidy rate in a manner that correlates with increased embryonic lethality. After irradiation, reserve oocytes exclusively use HR with RAD51 loading. In contrast, growing oocytes engage less DNA resection. These use the canonical NHEJ, mandatory for their survival after irradiation. In growing oocytes the presence of 53BP1 is in favour of a non-resecting management of CBDs. The study of mice invalidated for Xlf allowed us to demonstrate the involvement of canonical NHEJ in the radioresistance of growing oocytes in mouse. In human ovaries, using of an organotypic culture system, we showed the higher radioresistance of reserve oocytes compared to mouse ones. The presence of 53BP1 suggests that NHEJ may be involved in this oocyte survival as for growing murine oocytes.Taken together, these data suggest that oocyte quality may be affected after irradiation and that natural conceptions after IR exposure may be at risk of hereditary effects.