Impact de deux phytocannabinoïdes, le Delta-9-Tétrahydrocannabinol et le CBD, utilisés à des fins récréatives et thérapeutiques, sur la physiologie du testicule

Impact of two phytocannabinoids, THC and CBD, used for recreational and therapeutic purposes on testicular physiology

• Auteur / Autrice : Juliette Dochez-Arnault
• Direction : Nathalie Dejucq-Rainsford, Aurore Gely-Pernot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Toxicologie
• Date : Soutenance le 18/11/2022
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : Biologie-Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche en santé environnement et travail -- Rennes
• Jury : Président / Présidente : Laurent Vernhet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Norbert Ghyselinck
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Blandine Courbière, Virigine Rouiller-Fabre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Système endocrinien

Cannabidiol

Tétrahydrocannabinol

Cellules germinales

Cancer

Testicule

Mots clés libres

Testicule

Tumeurs testiculaires des cellules germinales

Système endocrinien

Cannabinoïdes

Thc

Cbd

Testis

Testicular germ cell tumors

Endocrine system

Cannabinoids

Thc

Cbd

Résumé

Aujourd’hui, les débats s’intensifient dans le monde pour la légalisation du cannabis à usage récréationnel ou thérapeutique. Un risque accru de développer des tumeurs testiculaires des cellules germinales a été établi chez les consommateurs de cannabis. Cependant, il existe encore des preuves contradictoires de l’association entre la consommation de cannabis et de faibles niveaux de testostérone ainsi que l’altération de paramètres spermatiques. Dans ce contexte, nous avons dans un premier temps investigué l’impact d’une exposition aux deux principaux composants du cannabis, le (−)-Δ9-trans-tetrahydrocannabinol (Δ9-THC) et le cannabidiol (CBD) sur la physiologie du testicule humain adulte. Des explants testiculaires adules provenant de donneurs post-mortem ont été cultivés en culture organotypique et exposés au Δ9-THC, au CBD ou un à un mélange équimolaire de CBD et de Δ9-THC de 10-9M à 10-5M pendant 48h ou 9 jours. La morphologie, la sécrétion de testostérone, le nombre de cellules apoptotiques et prolifératives, ainsi que l’expression de gènes impliqués dans les fonctions des cellules de Sertoli et de Leydig, et dans la différenciation des cellules germinales et la méiose ne sont affectés par aucun traitement. Ces résultats suggèrent l’absence d'effets directs d’une exposition au CBD et/ou au Δ9-THC sur les fonctions testiculaires après 48h ou 9 jours d’exposition. Le cannabis étant la drogue la plus consommé chez la femme enceinte, nous avons ensuite investigué la capacité du Δ9-THC et du CBD à perturber la physiologie du testicule fœtal. De manière inédite, nous avons caractérisé l’expression des composants du système des endocannabinoïdes (ECB), qui inclus les enzymes de synthèse et de dégradation des ligands endogènes, et des récepteurs, avec lesquels le Δ9-THC et le CBD interagissent. Les récepteurs et les enzymes de synthèse et de dégradation du système des ECB sont exprimés dans le testicule fœtal humain. Des explants testiculaires fœtaux provenant de prélèvements d’interruptions volontaires de grossesse de premier trimestre ont été cultivés en culture organotypique et exposés au Δ9-THC, au CBD ou un à un mélange équimolaire de CBD et de Δ9-THC de 10-9M à 10-5M pendant 72h ou 14 jours. L’exposition au Δ9-THC et/ou au CBD a entrainé une altération de la prolifération et de la viabilité cellulaire dans le tissu, ainsi que la sécrétion de testostérone par les cellules de Leydig et la sécrétion d’Anti-Müllerian hormone par les cellules de Sertoli. Des analyses transcriptomiques par Bulk RNA barcoding and sequencing ont montré l’altération de l’expression de 187 gènes dans les explants testiculaires exposés au Δ9-THC et/ou au CBD, impliqués dans le métabolisme du cholestérol, la réponse aux substances toxiques et la régulation du cycle cellulaire. Enfin, l’exposition de souris Swiss gestantes à 5 mg/kg par jour d’un mélange de Δ9-THC et de CBD pendant la période de développement testiculaire entraine l’altération de la prolifération et de la différenciation des gonocytes. Dans l’ensemble, nos résultats illustrent les potentiels effets négatifs d’une consommation maternelle de cannabis au cours de la grossesse sur le développement de la fonction reproductive.

Cannabis legalization for recreational and therapeutic purposes has been actively debated worldwide. An increased risk of developing testicular germ cell tumors has been established in cannabis users. However, there is still conflicting evidence of the association between cannabis use and low testosterone levels as well as altered sperm parameters in man. In this context, we investigated the impact of an exposure to the two main cannabis components, the (−)-Δ9-trans-tetrahydrocannabinol (Δ9-THC) and the cannabidiol (CBD) on adult human testicular physiology. Adult testicular explants obtained from multi-organ donors were cultivated in organotypic culture and exposed to Δ9-THC, CBD or an equimolar mixture of Δ9-THC and CBD (Δ9-THC/CBD) from 10-9M to 10-5M for up to either 48h or 9 days. The tissue morphology, the testosterone secretion, the number of apoptotic and proliferative cells, as well as the expression of genes involved in germ cell differentiation, meiosis, and Sertoli and Leydig functions were not affected in any conditions. Our results show an absence of acute direct effects of a Δ9-THC and/or CBD exposure on adult testicular functions after 48h or 9 days. As cannabis is the most commonly used drug in pregnant women, we next investigated ability of Δ9-THC and CBD to disrupt human fetal testicular physiology. We characterized for the first time the expression of the endocannabinoid system components, composed of endogenous ligands synthesis and degradation enzymes and receptors with which Δ9-THC and CBD interact. Fetal testicular explants from first-trimester termination of pregnancy samples were cultivated in organotypic culture and exposed to Δ9-THC, CBD, or Δ9-THC/CBD from 10-7M to 10-5M for up to either 72h or 14 days. Exposure to Δ9-THC and/or CBD resulted in altered cell proliferation and viability, as well as testosterone secretion by Leydig cells and Anti-Müllerian hormone secretion by Sertoli cells. Transcriptomic analyses by Bulk RNA barcoding and sequencing on exposed versus unexposed fetal testis explants showed 187 differentially expression genes, some of which involved in cholesterol metabolism, response to toxic substances and cell cycle regulation. Finally, exposure of pregnant Swiss mice 5 mg/kg per day of a mixture of Δ9-THC and CBD during testicular development resulted in histological and transcriptomic alterations in the proliferation and differentiation of gonocytes. Overall, our results support a potential adverse effect of cannabis consumption in pregnant women on the male reproductive function development