Etude des effets des hormones stéroïdiennes sur les fonctions testiculaires chez le rat et sur le métabolisme ostéo-articulaire chez le cheval

Investigation of steroid hormones effects on testicular functions in rat and on osteo-articular metabolism in horse

• Auteur / Autrice : Marion Rouge
• Direction : Hélène Bouraïma-Lelong
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 15/06/2022
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Oestrogènes, reproduction, cancer (Caen ; 1998-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Florence Richard-Legendre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hélène Bouraïma-Lelong, Anne Duittoz, Françoise Lenfant
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne Duittoz, Françoise Lenfant

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tissu osseux

Rats

Cheval

Vitamines D

Castration animale

Estrogènes

Stéroïdogenèse

Spermatogenèse

Testicule

Stéroïdes

Mots clés libres

Effets paracrines

Culture organotypique

Cheval – effets endocrines

Métabolisme ostéo-articulaire

Steroid paracrine effects

Paracrine effects

Rat

Testis

Spermatogenesis

Steroidogenesis

Estrogens

Organotypic culture

Horse

Endocrine effects

Osteoarticular metabolism

Castration

Vitamin D

Résumé

Les hormones stéroïdiennes testiculaires telles que l’œstradiol, la testostérone et la vitamine D, sont connues pour exercer des effets paracrines afin de réguler les fonctions locales mais également des effets endocrines notamment sur le métabolisme ostéo-articulaire chez l’homme et les rongeurs. Il est bien établi qu’au sein du testicule, les œstrogènes sont primordiaux pour la mise en place de la première vague de spermatogenèse lors de la période pré-pubertaire. Un travail fondamental a été initié dans le but d’approfondir la compréhension du rôle et des mécanismes d’action des œstrogènes dans les fonctions testiculaires au cours de la période pré-pubertaire. Ainsi, par le développement d’une approche ex vivo, nous avons exposé des explants testiculaires de rats âgés de 15, 20 ou 25 jours post-partum (jpp) au 17β-œstradiol (E2) (10-6, 10-9 et 10-11 M) en présence ou en absence d’un antagoniste des récepteurs nucléaires aux œstrogènes (ICI 182.780 10-6 M). Nos travaux ont permis de mettre en évidence des effets différentiels de l’E2 en fonction de la concentration utilisé mais aussi de l’âge au sein de la période pré-pubertaire ainsi que de l’implication de mécanismes d’action différents. En effet, les explants testiculaires de 15 jpp ne répondent pas à l’exposition d’E2 alors qu’une exposition à l’E2 des explants testiculaires de rats de 20 et 25 jpp semble respectivement accélérer et retarder l’établissement de la première vague de spermatogenèse. Parallèlement à cette étude fondamentale, un travail appliqué portant sur la privation de stéroïdes gonadiques a été réalisé chez une espèce d’élevage, le cheval. Nous avons dans un premier temps recherché la participation du testicule équin à la bioactivation de la vitamine D chez différents groupes de chevaux déterminés en fonction de l’âge de la castration. Nos résultats montrent que le testicule équin ne participe pas à la bioactivation de la vitamine D et que par conséquent la castration n’affecte pas les taux circulants de vitamine D biologiquement active. Ainsi, afin d’étudier les effets endocrines des hormones stéroïdiennes, nous nous sommes intéressés aux conséquences de la chute de testostérone et d’œstradiol consécutive la castration testiculaire sur les tissus osseux et cartilagineux. Malgré cette perte gonadique, ces hormones restent mesurables suggérant une synthèse périphérique. De plus, la castration n’a eu d’impact sur les taux circulants de biomarqueurs de l’inflammation et du métabolisme ostéo-articulaires ainsi que des mesures d’analyse morphométrique. Ces résultats suggèrent que les taux de stéroïdes circulants mesurés après castration semblent être suffisants pour maintenir le métabolisme osseux.

Testicular steroid hormones such as estradiol, testosterone and vitamin D are known to exert paracrine effects in order to regulate local functions but also endocrine effects in particular on osteoarticular metabolism in humans and rodents. It is well documented that estrogens are essential for the establishment of the first wave of spermatogenesis during the prepubertal period. This work was initiated to investigate the role and the mechanisms of action of estrogens in testicular functions during the prepubertal period in rat. Thus, using an ex vivo approach, testicular explants from rats aged 15-, 20- or 25-days post-partum (dpp) were exposed to 17β-estradiol (E2) (10-6, 10-9 and 10-11 M) and in the presence or absence of an antagonist to a nuclear estrogen receptor (ICI 182.780 10-6 M). Our work demonstrated differential effects of E2 depending on the concentration used and also to the age as well as the involvement of different mechanisms of action. Indeed, testicular explants of 15 dpp rats are unresponsive to E2 whereas exposure to E2 of rat testicular explants of 20 and 25 dpp seem respectively to accelerate and delay the establishment of the first wave of spermatogenesis. In parallel, a work on the deprivation of gonadal steroid hormone was initiated in a breeding species, the horse. First, the equine testis contribution to vitamin D bioactivation was investigated in different groups of horses determined according to the age of castration. Our results showed that equine testes did not participate to vitamin D bioactivation and therefore castration did not affect circulating levels of vitamin D bioactive form. Thus, in order to study the endocrine effects of steroid hormones, we were also interested in the consequences of the fall in testosterone and estradiol syntheses induced by castration on bone and cartilage tissues. Indeed, this fall in testosterone and estradiol was observed regardless of the age at which castration is performed. Despite the gonadal loss, the circulating levels of these hormones remain measurable suggesting a peripheral synthesis. Moreover, castration had no impact on the circulating levels of biomarkers of inflammation and of osteo-articular metabolism as well as on measures obtained by morphometric analysis. This may be attributed to the fact that circulating levels of steroids measured after castration are sufficient to maintain bone metabolism.