Étude du rôle de la mini-puberté dans la régulation de la fonction de reproduction

Study of the role of mini-puberty in the regulation of reproductive function

• Auteur / Autrice : Mélanie Chester
• Direction : Céline Guigon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et physiopathologie
• Date : Soutenance le 01/10/2024
• 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 : Gabriel Livera
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Elis, Daniel Vaiman
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Konstantina Chachlaki, Séverine Mazaud-Guittot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vieillissement

Estradiol

Gonadotrophines

Physiologie

Puberté

Mots clés libres

Mini-puberté

Puberté

Axe gonadotrope

Ovaires

Œstradiol

Gonadotropines

Sénescence reproductive

Reproduction

Minipuberty

Puberty

Gonadotrope axis

Ovaries

Estradiol

Gonadotropins

Reproductive senescence

Reproduction

Résumé

La mini-puberté est une période développementale, caractérisée par une activation transitoire de l'axe gonadotrope, qui survient après la naissance chez les mammifères. Bien que peu étudiée, la conservation de cette période chez les mammifères suggère qu'elle joue un rôle physiologique primordial. Chez les femelles, l'activation de l'axe gonadotrope résulte en l'élévation des hormones gonadotropes, l'hormone folliculo-stimulante (FSH) et l'hormone lutéinisante (LH), qui stimulent la production d'oestradiol (E2) par les ovaires. Différentes études du laboratoire ont démontré que l'élévation des gonadotropines durant la période mini-pubertaire favorise la croissance folliculaire ainsi que la sécrétion massive de l'E2. Cette hormone stéroïde semble être indispensable au développement des glandes mammaires et de l'utérus. Cependant, la possibilité que l'E2 produit durant la mini-puberté contribue à la maturation des structures hypothalamiques impliquées dans la fonction de reproduction a rarement été étudiée. Au cours de ma thèse, j'ai analysé le rôle de la mini-puberté et plus particulièrement de l'E2 dans la mise en place de la fonction de reproduction ainsi que dans la fertilité à plus long terme. Dans un premier temps, nous avons caractérisé l'initiation de la puberté et la fertilité chez des souris dont les taux de gonadotropines au cours de la mini-puberté ont été considérablement réduits par l'injection d'un antagoniste du récepteur de la GnRH tout au long de cette période. Des études antérieures ont démontré que ce traitement entraine une diminution d'environ 85 et 90 % respectivement, des taux de FSH et de LH ainsi que de 50 % des taux d'E2. Chez ces souris, nos travaux ont mis en évidence que la réduction des gonadotropines durant la mini-puberté n'a pas d'impact sur la mise en place de la puberté, la cyclicité sexuelle ainsi que la fertilité à des âges précoces. De manière surprenante, nous avons pu observer que 33 % des femelles traitées par l'antagoniste étaient toujours fertiles à 11 mois, contre seulement 6 % des femelles non traitées. À cet âge, les ovaires de souris traitées montraient un nombre diminué de follicules primordiaux, primaires et secondaires, associée à une diminution de l'expression relative du gène de l'AMH ainsi que des taux circulants de cette hormone. Toutefois, nous n'avons pas observé de changements dans l'expression génique de marqueurs ovariens reflétant l'activité endocrine de l'ovaire tels que l'aromatase Cyp19a1, les sous-unités ßA et ßB de l'inhibine, ou encore les récepteurs des gonadotropines. La déplétion folliculaire accélérée chez les souris traitées n'était pas associée à un changement du niveau basal de LH tandis qu'il augmentait considérablement chez les souris non traitées, comme le décrit la littérature au cours de la sénescence reproductive. Il n'y a toutefois pas eu d'impact du traitement sur le nombre de neurones régissant la fonction de reproduction comme les neurones à kisspeptine et à GnRH. Il reste cependant à mieux caractériser le rôle de l'E2 produit durant la mini-puberté sur l'organisation en réseaux de ces neurones hypothalamiques. Ces données montrent que l'activité endocrine de l'ovaire durant la mini-puberté peut avoir des effets à long terme sur la fonction de reproduction (article en préparation). Il serait intéressant d'étudier les mécanismes génétiques et épigénétiques par lesquels agissent les hormones ovariennes et notamment l'E2 produit durant la mini-puberté. Parallèlement à ces recherches, nous avons mis en place une étude méthodologique non invasive visant à déterminer des paramètres fiables permettant d'établir l'âge précis de la première ovulation chez les souris femelles. Cette méthode repose sur la mesure des taux de LH et FSH et a été validée en la confrontant à la méthode invasive de Pub-Score développé par une autre équipe, qui date l'ovulation à partir de l'analyse morphologique des ovaires (article en préparation).

Minipuberty is a developmental period, characterized by transient activation of the gonadotrope axis, which occurs after birth in mammals. Although little studied, the conservation of this period in mammals suggests that it plays a primordial physiological role. In females, activation of the gonadotrope axis results in the elevation of the gonadotropic hormones follicle-stimulating hormone (FSH) and luteinizing hormone (LH), which stimulate estradiol (E2) production by the ovaries. Various laboratory studies have shown that elevated gonadotropins during the prepubertal period promote follicular growth and massive secretion of E2. This steroid hormone appears to be essential for the development of the mammary glands and uterus. However, the possibility that E2 produced during mini-puberty contributes to the maturation of hypothalamic structures involved in reproductive function has rarely been studied. In my thesis, I analyzed the role of mini-puberty and more specifically of E2 in the establishment of reproductive function, as well as in longer-term fertility. First, we characterized puberty initiation and fertility in mice whose gonadotropin levels during mini-puberty were significantly reduced by injection of a GnRH receptor antagonist throughout this period. Previous studies have shown that this treatment reduces FSH and LH levels by around 85% and 90% respectively, as well as E2 levels by 50%. In these mice, our work has shown that gonadotropin reduction during mini-puberty has no impact on the onset of puberty, sexual cyclicity or fertility at earlier ages. Surprisingly, we found that 33% of antagonist-treated females were still fertile at 11 months, compared with only 6% of untreated females. At this age, the ovaries of treated mice showed a reduced number of primordial, primary and secondary follicles, associated with a decrease in the relative expression of the AMH gene and circulating levels of this hormone. However, we did not observe changes in gene expression of ovarian markers reflecting ovarian endocrine activity, such as Cyp19a1 aromatase, the ßA and ßB subunits of inhibin, or gonadotropin receptors. Accelerated follicular depletion in treated mice was not associated with a change in basal LH levels, whereas basal LH levels in untreated mice increased significantly, as described in the literature during reproductive senescence. However, there was no impact of treatment on the number of neurons governing reproductive function, such as kisspeptin and GnRH neurons. However, the role of E2 produced during mini-puberty on the network organization of these hypothalamic neurons remains to be better characterized. These data show that the endocrine activity of the ovary during mini-puberty may have long-term effects on reproductive function (article in preparation). It would be interesting to study the genetic and epigenetic mechanisms by which ovarian hormones act, and particularly the E2 produced during mini-puberty. In parallel with this research, we set up a non-invasive methodological study to determine reliable parameters for establishing the precise age of first ovulation in female mice. This method is based on the measurement of LH and FSH levels and has been validated against the invasive Pub-Score method developed by another team, which dates ovulation on the basis of morphological analysis of the ovaries (article in preparation).