No description available.

Des études récentes sur les organismes à fécondation externe démontrent que la disponibilité du sperme et le succès de fécondation sont très sensibles aux changements d’abondance des populations. Cependant, la sévérité de la limitation du sperme est controversée et peu d’études ont mesuré le taux de fécondation dans des populations naturelles. Au cours des hivers 2002 et 2003, nous avons utilisé des essais de fécondation pour quantifier la disponibilité du sperme dans des populations d’oursins d’abondances différentes. Des pontes intenses et des niveaux de fécondation approchant 100 % ont été observés dans la grande population tandis que la population plus petite montra une activité de ponte beaucoup moins intense. Cependant, les pontes entre les deux populations coïncidaient, suggérant l’implication d’un signal de ponte à grande échelle. Nous pensons que des pontes massives sont plus probables dans les populations de grandes abondances parce que des phéromones atteindraient des concentrations qui stimuleraient les oursins moins réceptifs à pondre. / Recent experimental studies with gamete-spawning organisms indicate sperm availability and in turn fertilization success may be sensitive to changes in population abundance. However, the occurrence of sperm limitation is controversial and few studies have measured fertilization rates during natural spawnings. During 2002 and 2003, we used fertilization assays to quantify sperm availability near urchin populations of different abundances. Extensive spawning and fertilization rates near 100% were observed near a large population, whereas smaller populations showed lower and less sustained fertilization rates and no drop in gonad size. Some increases in sperm availability occurred at the same time in different populations, suggesting spawning in response to a large-scale cue. We speculate that mass, synchronous spawning is more likely in large populations where gametes or pheromones from conspecifics reach concentrations that are high enough to trigger spawning in less responsive urchins.

Montréal Trigonix inc. 2018

Depuis les dernières décennies, la parentalité est un projet qui se voit pour plusieurs repoussé à un âge plus avancé. Par conséquent, de plus en plus de couples font face à des problèmes d'infertilité lors que vient le temps de fonder une famille. Le recours aux techniques de procréation médicalement assistée, telle que la fécondation in vitro, est donc lui aussi en constante augmentation. Malgré les nombreux progrès réalisés depuis l'introduction de la fécondation in vitro dans les années 80, le taux de succès de cette technique demeure insatisfaisant, avec un taux de grossesse autour de 30%. La réponse des patientes au traitement de stimulation ovarienne précédant la fécondation in vitro est extrêmement variable et difficile à prédire. De plus, lorsqu'un cycle échoue, c'est généralement sans raison apparente. Les travaux de cette thèse reposent sur l'hypothèse qu'il existe une signature moléculaire liée aux différentes réponses/causes d'échec. L'expression des gènes pourrait être utilisée pour caractériser la réponse des patientes à la stimulation hormonale de façon à pouvoir adapter le traitement suivant et potentiellement améliorer les chances de succès. Nous nous sommes donc intéressés à l'expression des gènes dans les cellules de la granulosa provenant principalement de follicules en contexte de stimulation hormonale, durant la période 34 heures post hCG ou encore provenant d'un modèle in vitro de culture cellulaire. Dans un premier temps, des cellules folliculaires provenant de femme ayant recourt à la fécondation in vitro ont été récoltées lors de la ponction ovarienne. Une biopuce fut utilisée afin de comparer l'expression des gènes entre les patientes pour qui le cycle de fécondation in vitro fut un échec (pas de grossesse) et celles pour qui ce fut un succès(grossesse). Nous avons constaté qu'il existe une signature transcriptomique différente chez les patientes pour qui le cycle a échoué. De plus, l'analyse des gènes différentiellement exprimés et des principales voies biologiques y étant associée nous ont renseignés davantage sur les mécanismes physiologiques potentiellement liés à l'échec, notamment un débalancement inflammatoire, une différenciation anormale et une augmentation de l'apoptose. Par la suite, 135 échantillons de cellules folliculaires provenant exclusivement de patientes pour qui la fécondation in vitro fut un échec (pas de grossesse) ont été utilisés. Des gènes liés à différentes causes d'échec potentielles ont été analysés en qRT-PCR, avant de réaliser une analyse de regroupement hiérarchique (clustering). La population de patientes non enceintes fut divisée en trois groupes possédant chacun un modèle d'expression génique particulier lié à une cause d'échec potentielle. Nous avons ainsi pu voir qu'il était possible de distinguer différentes causes d'échec ou différentes réponses folliculaires chez les patientes dont le cycle a échoué. Nous avons finalement utilisé un modèle in vitro de cellules de la granulosa humaine (lignée cellulaire KGN) afin d'étudier la capacité des cellules de la granulosa de répondre, à elles seules, à différents stimuli inflammatoires. Cette étude nous a permis de voir, via l'expression de gènes d'inflammation, que les cellules de la granulosa peuvent créer une réponse inflammatoire et que celle-ci est différente selon le type de stimulus. Globalement, les résultats de ces études améliorent les connaissances et la compréhension de l'échec en contexte de fécondation in vitro. Ils mettent également en lumière le potentiel de l'expression des gènes comme outil de diagnostic de la réponse folliculaire. Finalement, ils confirment également l'importance de l'inflammation et de son contrôle, particulièrement en contexte de procréation assistée. / Since the last few decades, couples tend to postpone parenthood to later in life. As a result, an increasing number of couples are facing infertility problems when it comes to building a family and have children. Consistently, the use of assisted reproductive technologies such as in vitro fertilization is also increasing. Despite all the progress that has been made since the introduction of in vitro fertilization in the 1980s, the success rate of this technique remains low, with a pregnancy rate around 30%. The patient's response to the stimulation treatment that precedes in vitro fertilization is extremely variable and difficult to predict. Moreover, when a cycle fails, most of the time there is no apparent reason. The hypothesis of this thesis is that there is a transcriptomic signature in follicular cells that reflects the ovarian response. Gene expression could be used to characterize the patient's response to the hormonal stimulation in order to adapt the next treatment accordingly and thus potentially improve the chances of success. Our work focuses on the gene expression in granulosa cells coming mainly from stimulated follicles in the context of in vitro fertilization or from an in vitro cell culture model. First, follicular cell samples from women undergoing in vitro fertilization treatment were obtained. We used a microarray to compare gene expression between patients that did not become pregnant following the in vitro fertilization cycle and those that did. We found that there is a different transcriptomic signature in patients who failed to conceive following in vitro fertilization. In addition, the analysis of the differentially expressed genes and the related biological pathways gave us more information on the physiological mechanisms potentially related to IVF failure, such as inflammatory imbalance, abnormal differentiation and increased apoptosis. For the next study, 135 follicular cell samples coming exclusively from patients who failed to conceive following in vitro fertilization (no pregnancy) were used. Genes related to different potential failure causes were analyzed using qRT-PCR and a hierarchical clustering analysis was then performed. The population of non-pregnant patients was divided into three groups, each one having a specific gene expression pattern related to a potential failure cause. The results of this study showed that it is possible to distinguish different failure causes or different follicular responses in patients whose cycle had failed. We finally used an in vitro model of human granulosa cells (KGN cell line) to see if pure granulosa cells were able to respond to different inflammatory stimuli. This preliminary study showed, through the expression of inflammation-related genes, that granulosa cells alone are able to create an inflammatory response and that this response differs depending on the type of stimulus. Taken together, the results of these studies improve the current knowledge and our understanding of in vitro fertilization failure. They also highlight the potential of gene expression to serve as a follicular response diagnostic tool. Finally, they also confirm the importance of inflammation and its control, particularly in the context of assisted reproductive technologies.

La fécondation est la rencontre de deux gamètes. Bien que centrale chez les espèces sexuées, les mécanismes membranaires et moléculaires ne sont pas encore établis. La communauté scientifique bute toujours sur la question centrale : Comment le spermatozoïde fusionne-t-il avec l’ovule ? Si des études ont identifié trois protéines essentielles : Izumo1, Juno et CD9, elles montrent aussi que ces acteurs ne sont pas suffisants. Notre étude a eu pour but d’identifier d’autres paramètres potentiels impliqués dans cette machinerie de fusion. Nous nous sommes donc focalisés sur la contribution des lipides spermatiques et sur celle du battement du flagelle. Nous avons développé deux méthodes expérimentales originales. Avec la première, qualifiée de « Bottom-up », nous avons tenté de déterminer la machinerie spermatique minimale pour induire la fusion avec l’ovocyte. L’idée a été de reconstituer pas à pas la membrane de la tête du spermatozoïde, d’abord avec les lipides identifiés lors d’analyses, puis en y incorporant Izumo1. Pour la seconde approche, appelée « Top-down », nous avons développé un outil microfluidique pour guider le spermatozoïde jusqu’à l’ovocyte afin de suivre la rencontre avec le « meilleur » point de vue, dans des conditions in-vitro aussi physiologiques que possible. Nous avons découvert que contrairement à ce que nous pensions, le battement du flagelle ne sert pas uniquement à atteindre l'ovocyte, mais aussi à déclencher la fécondation. En effet, les contraintes mécaniques induisent une réorganisation de la membrane ovocytaire incluant la protéine CD9. Ainsi, la chronologie des événements a pu être obtenue avec une résolution temporelle inégalée. / Fertilization is the encounter of two gametes. Although this process is crucial for sexual organisms, the timeline of the molecular events is not yet established. The researchers cannot explain: how the spermatozoon fuses with the oocyte? One of the reasons is the lack of experimental methods available. Indeed, the gametes need a specific environment to fertilize. Nevertheless, the scientific community identified three essential proteins: Izumo1 on the spermatozoon, Juno (its receptor) and CD9 on the oocyte membrane. For our part, we tried to determine if the none-proteins environment of Izumo1 and CD9 could influence the gametic interaction. To do so, we were focused on the role of the lipids composition of the sperm membranes and on the influence of the forces developed by the flagellum beating on the oocyte. We designed two original experimental methods to offer a better understanding of the mechanisms inside the gamete contact area. With the first one, we tried to identify the minimal machinery to induce fusion. We started to reconstitute step by step the membrane of the spermatozoon head. We tested first the identified lipids alone, and then we coupled these molecules with Izumo1. With the second one, we developed a microfluidic tool to observe the gametic encounter with the “best” viewpoint in the most physiological in-vitro conditions. We observed that the flagellum beating is not only involved in the crossing of the female genital tract but also in the initiation of the fusion step. Indeed, the mechanical constraints induce membrane reorganization with CD9 recruitment. So we succeed to establish the kinetic of the events with an unequaled resolution.

La qualité embryonnaire est un concept en pleine évolution. Depuis quelques années, plusieurs caractéristiques morphologiques ont été étudiées dans le but de définir la qualité des embryons bovins produits in vitro en fonction de ceux produits in vivo. Plus récemment, l'évaluation de l'expression génique embryonnaire a été utilisée comme un nouvel outil pour caractériser un embryon de qualité. Plusieurs facteurs ont potentiellement la capacité de faire fluctuer le niveau d'expression génique des quelques 16 121 gènes connus à ce jour pour être impliqués dans le développement embryonnaire précoce. Parmi ceux-ci, notons la source des complexes ovocytes-cumulus mis en maturation (ponction à partir d'ovaires d'abattoir, ponction transvaginale in vivo, etc.), les milieux de développement (SOF avec ou sans sérum, avec ou sans support cellulaire, etc.), l'environnement de culture embryonnaire (conditions de laboratoire, expérience du manipulateur, etc.) ainsi que la qualité de l'ARN utilisé pour hybrider les biopuces. L'objet de nos démarches expérimentales a été de déterminer la variation de la qualité de l'embryon bovin produit in vitro entre deux laboratoires pour évaluer l'impact de l'environnement de culture ainsi que d'observer la variation d'expression génique présente chez les embryons produits selon différents systèmes de production in vitro. Bien que peu de variations furent observées entre les blastocystes en expansion produits sur deux sites, la proportion de cellules apoptotiques et l'expression génique pour certains gènes liés à l'apoptose se sont avérées être significativement différentes d'un laboratoire à l'autre. Des variations significatives ont également été observées entre la production in vivo et certains systèmes in vitro, où les gènes impliqués dans le métabolisme, la synthèse et la modification des lipides et du cholestérol, ainsi que dans le facteur de transcription Aryl Hydrocarbon Receptor, sont exprimés de façon beaucoup plus marquée. Un nombre imposant de nouveaux transcrits non caractérisés a également été affecté par l'environnement de culture in vitro. Sur le plan du taux de blastocyste, le système in vitro-SOF avec ponction transvaginale des ovocytes a produit les meilleurs résultats, sans engendrer les phénotypes anormaux de la co-culture.

Pas de résumés / No abstract

Le spermatozoïde des animaux à reproduction sexuée est une cellule extrêmement spécialisée, dont la chromatine très particulière est le siège de nombreux remodelages tant lors de la gamétogenèse que lors de la formation du zygote. Chez D. melanogaster comme chez les mammifères, lors de la spermiogenèse, les histones qui condensent l'ADN sont remplacées par des petites protéines basiques spécifiques du noyau spermatique : les protamines. Cette architecture est stabilisée par des liaisons disulfures. Lors de la fécondation, ces protéines sont éliminées du noyau paternel, qui réincorporent des histones pour former une chromatine fonctionnelle. Toutefois, les mécanismes régissant la mise en place et l'enlèvement des ponts disulfures et des protamines sont inconnus chez la Drosophile.Au cours de ma thèse, j'ai démontré l'importance de deux thiorédoxines sexuelles pour la reproduction.D'une part, j'ai pu montrer que DHD, qui est une thiorédoxine strictement maternelle, est essentielle à l'éviction des protamines de la chromatine paternelle lors de la fécondation. Sans cette protéine essentielle, la décondensation du noyau mâle n'a pas lieu, les protamines ne sont pas enlevées et le développement zygotique ne peut pas avoir lieu. Cette thiorédoxine est directement responsable de la réduction des liaisons disulfures qui stabilisent la chromatine spermatique.D'autre part, j'ai démontré que TrxT, une thiorédoxine exclusivement testiculaire, est nécessaire au bon déroulement de la spermiogenèse. Sans cette protéine, les spermatides subissent des dommages à l'ADN et sont éliminées.Ce travail met en évidence les rôles essentiels des thiorédoxines sexuelles pour la reproduction / In animal sexual reproduction, spermatozoon is a very specialized cell. Its very peculiar chromatin is remodeled both during spermiogenesis and fertilization. During mammalian and drosophilian spermiogenesis, histones involved in DNA condensation are replaced with sperm specific small nuclear basic proteins : the protamines. This sperm specific architecture is stabilized by disulfide bonds. At fertilization,protamines are removed from the male nucleus and maternally-provided histones are incorporated to form a functional paternal chromatin. However, the mecanisms involved in the incorporation and the removal of protamines of their disulfide bonds are unknown in Drosophila.During my PhD, I demonstrated that two sexual thioredoxins are important for spermiogenesis and fertilization in D. melanogaster. In one hand, I showed that DHD, a female specific thioredoxin, is essential for protamine eviction at fertilization. Without this major protein, male nucleus does not decondense, protamines are not removed from sperm chromatin and zygotic development does not occur. Besides, I demonstrated that DHD is directly responsible for the reduction of the disufide bonds which stabilize sperm chromatin.On the other hand, I showed that TrxT, a testis-specific thioredoxin, is needed for spermiogenesis. Without this protein, DNA damages appear on spermatid nuclei, and those spermatozoon are then eliminated during spermatogenesis.This work highlights that drosophilian sex-specific thioredoxins are essential for sexual reproduction success

La reproduction sexuée implique une différentiation extrême des gamètes qui s'accompagne de profonds remaniements des chromosomes parentaux. Au moment de la fécondation, ces chromosomes doivent être rendus compétents pour la formation du premier noyau zygotique. Au cours de ma thèse, j'ai étudié l'importance fonctionnelle de plusieurs voies moléculaires paternelles et maternelles participant à cette étape chez la drosophile. Le complexe HIRA est impliqué dans l'assemblage de nucléosomes dans le pronoyau mâle à la fécondation. J'ai décrit le rôle de HIRA et de son partenaire Yemanucléine-α dans cette voie. J'ai caractérisé plus finement ce complexe en étudiant son rôle somatique dans l'assemblage des nucléosomes et son implication dans la stabilité de l'hétérochromatine, améliorant notre compréhension des besoins biologiques qui conditionnent sa conservation et son évolution. Je me suis aussi intéressé à diverses situations affectant l'intégrité des chromosomes parentaux à la fécondation. (1) J'ai décrit les conséquences catastrophiques pour la méiose femelle de l'expression naturelle d'un transposon à travers l'étude d'un cas de dysgénésie hybride. (2) J'ai contribué à montrer que la protéine K81 est essentielle pour la protection des télomères dans les chromosomes paternels au cours de la spermatogénèse. (3) J'ai participé à caractériser les conséquences pour les chromosomes paternels de l'incompatibilité cytoplasmique induite par la bactérie Wolbachia. Ensemble, ces travaux soulignent les particularités des chromosomes parentaux à la fécondation et aident à cerner l'importance des voies maternelles et paternelles dans leur intégration dans le premier noyau du zygote

L'acquisition du phénotype de la réceptivité endométriale est une étape clé de l'implantation embryonnaire. Dans ce contexte, ce projet vise à mieux cerner les mécanismes moléculaires de la réceptivité endométriale. Des approches globales (transcriptome et protéome), ont été utilisées pour nos activités de recherche et le développement d'outils diagnostiques en AMP. Nous avons déterminé les fonctions d'un de nos bio-marqueurs de la réceptivité endométriale par shARNs, S100A10. L'extinction de S100A10 dans les cellules primaires endométriales affecte la migration, la décidualisation et l'apoptose des cellules endométriales, des fonctions biologiques majeures impliquées dans le processus d'implantation. D'autre part, nous avons implanté notre test d'appréciation de la réceptivité endométriale dans une clinique de fertilité à Montréal et initié une étude prospective clinique de l'évaluation de la réceptivité endométriale en cycle naturel de patientes en attente d'une procédure de FIV/ICSI. De plus, nous avons démontré un effet délétère d'une progestéronémie élevée le jour du déclenchement de l'ovulation sous traitement de stimulation ovarienne sur la transition des profils transcriptomiques des endomètres pré-réceptif et réceptif, suggérant une accélération de la maturation endométriale pendant la phase péri-ovulatoire, sans pour autant affecter la réceptivité endométriale. Enfin, nous avons montré que la réceptivité endométriale des patientes sous traitements hormonaux substitutifs différait de celles en cycle naturel, caractérisée par une altération des voies de signalisation médiée par les récepteurs aux œstrogènes, des membres de la famille VEGF et des intégrines. / The acquisition of the receptive endometrial phenotype is a key step of the embryo implantation. In this context, this project aims to better understand the molecular mechanisms of the endometrial receptivity. Global technologies (transcriptome and proteome) were used for our research and the development of diagnostics tools in assisted reproductive technologies. We determined the functions of one of our endometrial receptivity biomarkers, S100A10, using shRNAs. S100A10 knockdown in primary endometrial cells affected migration, decidualization and apoptosis of endometrial cells, some major biological functions involved in the implantation process. Moreover, we established our test assessing endometrial receptivity in a fertility clinic in Montreal and initiated a prospective clinical study of the evaluation of endometrial receptivity in natural cycle of patients waiting for an ICSI/IVF attempt. Moreover, we demonstrated an alteration of the gene expression shift from the pre-receptive to the receptive stage of the endometrium of patients with elevated serum progesterone level on the day of ovulation induction, suggesting an accelerated endometrial maturation during the periovulation phase, and thus, without affecting the endometrial receptivity. Finally, we demonstrated that the endometrial receptivity of patients under hormone replacement therapy was different from patients in natural cycle, characterised by alternations in the signaling pathways mediated by the oestrogen receptor, VEGF family members and integrins.