Résumé
Chez les mammifères, la reproduction est regulée par des neurones spécifiques qui sécrètent le neuropeptide GnRH (Gonadotropin Releasing Hormone). Ces cellules naissent au stade prénatal dans la placode nasale et migrent dans l’hypothalamus, le long des nerfs olfactifs voméro-nasaux, pour devenir des membres à part entière de l’axe hypothalamo-hypophyso-gonadique. Un certain nombre de pathologies de la reproduction humaine sont associées à la perturbation soit de la migration neuronale des cellules à GnRH ou soit de la sécrétion de la GnRH.
L’objectif général de ma thèse était d’identifier de nouveaux facteurs moléculaires régulant la migration des cellules à GnRH, leur ciblage axonale à l’éminence médiane, mais aussi leur neurosécrétion au cours de la vie reproductive.
Les événements complexes du développement correcte du système à GnRH sont strictement régulés par l’expression spatio-temporelles des molecules de guidage et des molécules de la matrice extracellulaire, dont les fonctions, sont en partie médiées par leur liaison avec la β1-intégrine (Itgb1). La première partie de mon travail a été d’étudier le rôle biologique de ces protéines de surface dans la reproduction. La technologie Cre/loxP a été utilisée pour générer des souris conditionnelles GnRH spécifiques KO pour la β1-intégrine (GnRH-Itgb1-/-). La perte d’activité de la β1-intégrine altére la migration des neurones à GnRH, leur extension axonale à l’eminence mediane et la fertilité de ces souris. Ces résultats mettent en évidence que la β1-intégrine joue un rôle important dans le développement normal du système GnRH et dans l’acquisition de compétences reproductives normales chez les rongeurs.
D’ailleurs, j’ai identifié de nouveaux facteurs moléculaires qui pourraient être responsables de l’apparition du syndrôme des ovaires polykystiques (SOPK). Cette maladie est présente chez près de 10 % des femmes. Il s’agit d’une hyperandrogénie associée à une oligo-anovulation chronique, une morphologie ovarienne polykystique et d’autres situations cliniques de transition d’un état endocrinien à un autre. Chez les patientes atteintes du SOPK, le niveau d’hormone antimüllérienne (AMH) est élevé et indique clairement que l’AMH pourrait est un marqueur possible dans le diagnostic et le traitement du SOPK. Une autre manifestation du syndrome est une élévation des sécrétions du GnRH provoquant une augmentation des taux de LH et un rapport LH/FSH élevés, qui stimulent la production d’androgènes ovariens. Toutefois, jusqu’à présent cette maladie a été considérée principalement comme une pathologie gonadique et des régulations possibles plus élevées au niveau du système nerveux central ou des interactions avec ce dernier n’ont pas été étudiées. En particulier, des informations concernant les effets extra-ovariens possibles de l’AMH sur l’axe hypothalamo-hypophyso-gonadique manquent actuellement.
Mon projet de recherche a été d’étudier le rôle encore méconnu de l’AMH dans la régulation de la physiologie du système à GnRH. Mes études ont permis d’identifier un nouveau rôle extra-ovarien pour l’AMH, et notamment comme un puissant activateur de la neurosécrétion de la GnRH.
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Study of new molecular factors regulating GnRH migration, axonal targeting and neurosecretion: insights into the acquisition of reproductive competence.
Abstract
Reproduction in mammals is dependent on specific neurons secreting the neuropeptide Gonadotropin-Releasing Hormone (GnRH). These cells originate prenatally in the nasal placode and migrate into the hypothalamus apposed to the olfactory-vomeronasal nerves to become integral members of the hypothalamic-pituitary-gonadal axis. A number of reproductive disorders in humans are associated with the disruption of either the GnRH neuronal migration occurring during embryonic development or of GnRH secretion.
The overall purpose of my PhD was to identify new molecular factors regulating GnRH migration, axonal targeting to the median eminence, but also neurosecretion during the reproductive life.
The complex developmental events leading to the correct establishment of the GnRH system are tightly regulated by the specific spatiotemporal expression patterns of guidance cues and extracellular matrix molecules, the functions of which, in part, are mediated by their binding to β1-subunit-containing integrins. In the first study, I have investigated the biological role of these cell-surface proteins in reproduction. Cre/LoxP technology was used to generate GnRH neuron-specific β1-integrin conditional KO (GnRH-Itgb1-/-) mice. Loss of β1-integrin signalling impaired migration of GnRH neurons, their axonal extension to the ME, timing of pubertal onset, and fertility in these mice. These results identify β1-integrin as a gene involved in normal development of the GnRH system and demonstrate a fundamental role for this protein in acquisition of normal reproductive competence in female mice.
Moreover, I have identified new molecular determinants that might be responsible for the onset of Polycystic Ovary Syndrome (PCOS), the most common female reproductive disorder affecting up to 10% of all women in reproductive age. It is a hyperandrogenic disorder associated with chronic oligo-anovulation, polycystic ovarian morphology and other clinical situations of transition from one endocrine status to another. In patients with PCOS, Anti-Müllerian Hormone (AMH) levels are elevated and this clearly indicates that AMH could have a potential relevance in PCOS diagnosis and management. Another hallmark of the syndrome is a high GnRH pulse frequency resulting in elevated LH levels and LH/FSH ratio, stimulating ovarian androgen production. However, so far this disease has been considered mainly as a gonadal pathology and possible higher regulations from the central nervous system or interactions with it have not been investigated. In particular, information regarding the possible extra-ovarian effects of AMH on the hypothalamic-pituitary-gonadal axis is currently lacking.
My research project was to investigate the as-yet unexplored role of AMH in the regulation of GnRH system physiology and led to the identification of a novel function for AMH as a potent activator of the GnRH neurosecretion.
Présentée le 24 septembre 2014
Laboratoire où a été préparée la thèse : INSERM UMRS1172, “Développement et plasticité du cerveau neuroendocrine”, Jean-Pierre Aubert Research Center, Univ. Lille-Nord de France
Nom du directeur de thèse : Dr Paolo Giacobini
