Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Afin d'obtenir un ovocyte compétent au développement, une communication bidirectionnelle entre l'ovocyte et les cellules somatiques doit être maintenue à travers la folliculogenèse. Cette communication assure une progression harmonieuse de la folliculogenèse, assurant une croissance et une maturation coordonnées des ovocytes dans le microenvironnement folliculaire. Au stade précoce du développement, la déposition graduelle de la zone pellucide vient poser une barrière physique à la communication intercellulaire entre l'ovocyte et les cellules de la granulosa. Dès lors, des projections cytoplasmiques de la granulosa, les projections transzonales (PTZs) vont s'apposer sur la membrane plasmique de l'ovocyte avec des jonctions gap afin de maintenir une collaboration active entre ces deux compartiments. Il est connu qu'une dérégulation dans le développement des PTZs est associée avec une compétence développementale et un succès reproducteur réduit. Toutefois, peu est connu sur les mécanismes de formation des PTZs. Afin d'avoir une meilleure compréhension du mécanisme de formation des PTZs, un parallèle a été découvert entre la structure et le fonctionnement des PTZs avec les synapses dans le système neuronal. Dans le système neuronal, les facteurs neurotrophiques sont essentiels pour la croissance, la différenciation et la survie des neurones. Ces facteurs sont également présents au sein de l'ovaire et leur dérégulation est associée à diverses pathologies reproductives, jusqu'à l'infertilité chez la femme. Sachant la similitude entre les PTZs et les neurones, il est possible que les facteurs neurotrophiques exercent une fonction similaire dans le développement des connections intercellulaires entre l'ovocyte et les cellules somatiques. L'hypothèse de travail est que les facteurs neurotrophiques supportent les processus de la folliculogenèse et l'ovogenèse partiellement en favorisant le développement et la fonction des PTZs, ainsi supportant la communication intercellulaire au sein du follicule ovarien. Nos objectifs sont d'étudier l'addition de facteurs neurotrophiques, soit *nerve growth factor* (NGF), *brain-derived growth factor* (BDNF) et *glial cell line-derived neurotrophic factor* (GDNF), sur le développement folliculaire et la formation des PTZs. Un système de croissance folliculaire *in vitro* encapsulé est utilisé dans le but de modifier le microenvironnement du follicule ovarien préantral, en exposant ceux-ci aux différents facteurs de croissances neuronaux. Nos résultats ont démontré que les neurotrophines (NGF et BDNF) régulent l'assemblage des PTZs en augmentant leur nombre et leur extension lors du développement des follicules ovariens. GDNF détient un rôle différent, ayant seulement un effet sur l'extension des PTZs. Une interaction entre les voies de signalisations de NGF et GDNF a été explorée, mais n'a pas été démontré comme ayant une implication bénéfique au niveau de la formation des PTZs. Toutefois, cette combinaison a joué un rôle de synergie au niveau de la survie folliculaire. De même, les neurotrophines ont démontré un rôle bénéfique sur la survie. Cette étude illumine une interaction complexe entre la formation des PTZs, la prévention de l'atrésie et le développement folliculaire, étant coordonnée par les facteurs neurotrophiques. Nos travaux offrent des nouvelles perspectives sur l'implication des facteurs des facteurs intra-ovariens sur la qualité ovocytaire. / In order to obtain a competent oocyte, bidirectional communication between the oocyte and somatic cells must be maintained throughout folliculogenesis. This communication ensures a harmonious progression of folliculogenesis, guaranteeing coordinated growth and maturation of oocytes within the follicular microenvironment. In the early stages of development, the gradual deposition of the *zona pellucida* creates a physical barrier to intercellular communication between the oocyte and granulosa cells. Subsequently, cytoplasmic projections from the granulosa, known as transzonal projections (TZPs), adhere to the oocyte's plasma membrane through gap junctions to maintain active collaboration between these two compartments. It is known that dysregulation in TZP development is associated with developmental competence and reduced reproductive success. However, little is known about the mechanisms of TZP formation. To gain a better understanding of TZP formation, a parallel has been discovered between the structure and functioning of TZPs and synapses in the neuronal system. In the neuronal system, neurotrophic factors are essential for the growth, differentiation, and survival of neurons. These factors are also present in the ovary, and their dysregulation is associated with various reproductive pathologies, including infertility in women. Given the similarity between TZPs and neurons, it is possible that neurotrophic factors play a similar role in the development of intercellular connections between the oocyte and somatic cells. Our hypothesis is that neurotrophic factors partially support the processes of folliculogenesis and oogenesis by promoting the development and function of TZPs, thereby supporting intercellular communication within the ovarian follicle. Our objectives are to study the addition of neurotrophic factors, namely nerve growth factor (NGF), brainderived growth factor (BDNF), and glial cell linederived neurotrophic factor (GDNF), on follicular development and TZP formation. An encapsulated *in vitro* follicle growth system is used to modify the preantral ovarian follicle micrnvironment, exposing them to different neurotrophic growth factors. Our results have demonstrated that neurotrophins (NGF and BDNF) regulate the assembly of transzonal projections (TZPs) by increasing their number and extension during the development of ovarian follicles. GDNF plays a different role, primarily affecting the extension of TZPs. An interaction between the signaling pathways of NGF and GDNF was explored but was not demonstrated to have a beneficial implication in TZP formation. However, this combination played a synergistic role in follicular survival. Similarly, neurotrophins showed a beneficial role in survival. This study highlights a complex interaction between TZP formation, prevention of atresia, and follicular development, coordinated by neurotrophic factors. Our work provides new insights into the involvement of intraovarian factors in oocyte quality.

Ce mémoire porte sur l’analyse de la croissance folliculaire dans l’ovaire chez la vache et l’humain. La transcription des gènes dans les cellules folliculaires indique quels mécanismes moléculaires sont modulés dans le follicule. Le premier volet de ce projet, chez le bovin, avait pour but de déterminer le profil transcriptomique des follicules de taille moyenne, entre 6 et 9 mm, appartenant à la phase de développement portant les ovocytes les plus compétents. Dans le deuxième volet, réalisé avec des tissus humains, l’impact de l’administration de hCG, une hormone pré-ovulatoire, a été évalué au niveau transcriptomique dans un cycle stimulé. Pour la première fois, des indicateurs géniques sont associés spécifiquement à trois phases clés du développement folliculaire, mais plus particulièrement à la phase plateau, ou atrésie précoce, correspondant à une compétence accrue des ovocytes à produire un embryon. Ces résultats apportent une contribution importante dans la définition des mécanismes moléculaires agissant dans le développement folliculaire. / This master’s thesis focused on the analysis of follicle growth in the ovary of both cows and humans. Genes’ transcription in follicular granulosa cells indicates which molecular mechanisms are modulated in the follicle. The first part of this project, in bovine, aimed to determine the transcriptomic profile of medium-sized follicles, between 6-9 mm, belonging to the follicular phase containing the most competent oocytes. In the human facet, the impact of hCG administration, a pre-ovulatory hormone, was evaluated at the transcriptomic level in a stimulated cycle. For the first time, genic indicators are specifically associated to three key phases of follicular development, especially the plateau phase, or early atresia, which correspond to an enhanced competence of the oocyte to produce an embryo. These results are an important step towards further defining the molecular mechanisms at work during follicular development, or folliculome.

La croissance ovocytaire comprend l'établissement de projections transzonales formant un réseau de communication entre le gamète et les cellules somatiques entourant ce dernier. Une accumulation des ARNm dans le cytoplasme se produit lors des premiers stades de croissance de l'ovocyte afin de soutenir la maturation durant le silence transcriptionnel qui perdure jusqu'à l'activation du génome embryonnaire. Selon l'espèce, cette période peut durer des jours voir des semaines nécessitant une grande stabilité des ARNm maternels. Il est connu que la communication entre l'ovocyte et les cellules somatiques ainsi que l'utilisation des réserves d'ARNm sont essentielles pour l'acquisition des compétences de l'ovocyte afin de soutenir la fécondation et le développement embryonnaire précoce. Des modifications chimiques connues comme ayant un rôle stabilisateur, tel que la méthylation, ont également été détectées sur les ARNm. L'hypothèse est que des modifications chimiques de l'ARNm, soit l'ajout de groupements méthyles, sont impliquées dans la stabilisation des transcrits au sein de l'ovocyte durant le silence transcriptionnel. Le réseau de communication pourrait jouer un rôle en faisant le transfert de protéines permettant la méthylation de l'ARNm. Les objectifs sont de détecter les différentes modifications chimiques ayant lieu dans le transcriptome de l'ovocyte ainsi que localiser et caractériser les protéines ayant pour rôle de catalyser, détecter et inverser les modifications chimiques identifiées sur l'ARN. Différents types de modifications post-transcriptionnelles ont été détectées au sein de l'ovocyte et les résultats montrent que m⁶A et m⁵C sont les modifications les plus abondantes. La caractérisation des protéines impliquées dans ces modifications dans l'ovaire et l'ovocyte de la souris, du porc et du bovin montre une activité de méthylation différente selon l'espèce durant la folliculogenèse et l'ovogenèse. De plus amples recherches devront être réalisées afin de bonifier la compréhension des mécanismes impliqués dans la production d'un ovocyte de qualité. Les travaux présentés contribuent à l'avancement de ces connaissances. / Oogenesis, which occurs within the ovarian follicle, is a process closely link to folliculogenesis. The oocyte growth mainly involves the establishment of a communication network between the gamete and surrounding somatic cells. During the early stages of oocyte growth, the gamete accumulates mRNAs in its cytoplasm to support maturation and first cell division during transcriptional silencing until the embryonic genome activation. This period can last from days to weeks depending on the species requiring long stability from maternal mRNAs. It is known that communication between oocyte and somatic cells and use of mRNA reserves are essential for oocyte competence acquisition to sustain fertilization and early embryogenesis. Chemical modifications known to have stabilizing role, such as methylation, have also been detected on the mRNAs. The main hypothesis is the chemical modifications of mRNA, by the addition of methyl groups, that are involved in stabilizing and managing transcripts within oocyte during transcriptional silencing. The communication network could have a role in enabling proteins transfer from cumulus cells allowing mRNA methylation. Objectives are to detect various chemical modifications taking place in oocyte transcriptome and to locate and characterize proteins having role of managing the chemical modifications identified on RNA. Many post-transcriptional modifications have been detected within the oocyte and results have shown that m⁶A and m⁵C are modifications with higher abundant expression. Proteins characterization involved in these post-transcriptional modifications in ovary and oocyte of mouse, swine and bovine showed methylation activity during folliculogenesis and oogenesis. More research is needed to improve understanding of mechanisms involved in oocyte competences acquisition, but the present study has contributed to the advancement of this knowledge.

Les homéoprotéines sont des régulateurs transcriptionnels impliqués dans le développement, l'embryogenèse et la différenciation cellulaire chez plusieurs espèces. Les homéoprotéines sont les produits des homéogènes et elles sont exprimées dans une pléiade de tissus au cours du développement. Dans le but d'approfondir nos connaissances sur les contrôles transcriptionnels qui régissent le développement et la différenciation des organes reproducteurs, je me suis intéressée à l'expression des homéoprotéines dans les cellules de Leydig dû à l'importance de ces facteurs dans les processus développementaux. Nous avons nouvellement identifiés dans les cellules de Leydig, le gène Lbx2 et l'homéoprotéine PBX1. Il n'existe actuellement pas de données sur l'expression de ces gènes au cours de la différenciation du système reproducteur et ce faisant des cellules de Leydig. Cette thèse présente donc l'expression de Lbx2 et PBX1 au cours de la différenciation du système reproducteur dans le testicule, l'épididyme, l'ovaire et les cellules de Leydig. J'ai précisé le profil d'expression du gène Lbx2 au cours du développement testiculaire, épididymaire et ovarien. J'ai déterminé que les transcrits de Lbx2 sont présents durant le développement du testicule, de l'épididyme et de l'ovaire. De plus, mes analyses révèlent également que Lbx2 est un gène dont l'expression est sexuellement dimorphique dans les gonades embryonnaires. L'élaboration du profil d'expression de la protéine PBX1 révèle qu'elle est présente au cours du développement testiculaire et durant la vie adulte. Dans les cellules de Leydig, mes résultats démontrent que PBX1 est principalement exprimée à la puberté. L'expression de PBX1 est plus forte dans les cellules de Sertoli chez l'adulte et dans les cellules myoïdes péritubulaires au cours du développement embryonnaire et postnatal. Les travaux présents dans cette thèse auront également permis d'identifier d'autres nouvelles homéoprotéines, PRRX2, GBX1, MEIS1, PREP1 exprimées dans les organes reproducteurs. Ainsi, la caractérisation du profil d'expression des homéoprotéines au cours du développement du système reproducteur aura permis d'identifier de potentiels régulateurs transcriptionnels du développement et de la différenciation du système reproducteur.

L’objet de ce travail a été d’étudier la relation entre la différenciation folliculaire et la compétence ovocytaire chez deux espèces mono-ovulantes, la vache et la femme. Dans un premier temps, un model bovin d’augmentation et de diminution de la compétence en termes de taux de blastocyste a été développé. Il a permis de déterminer la meilleure période pour la ponction ovocytaire suite à une superstimulation ovarienne avec FSH et de montrer que la taille folliculaire n’est pas toujours positivement corrélée avec la compétence au développement de l’ovocyte. Grâce au modèle développé, la différenciation des cellules de granulosa en période d’augmentation puis de diminution de la compétence a été étudiée. Au cours de la différenciation, l’expression génique est associée à la croissance folliculaire impliquant la matrice extracellulaire et l’angiogenèse, à l’hypoxie, à l’apoptose et à l’inflammation. Ce modèle est aussi caractérisé par la présence de LH basal. Afin de mieux comprendre son impact sur le follicule, ce même modèle a été utilisé mais en présence d’un inhibiteur de GnRH. L’absence de LH basal affecte négativement la croissance folliculaire. Il induit l’augmentation de l’expression de transcrits associés à l’apoptose au niveau des cellules de granulosa et aussi la diminution d’autres associés à l’augmentation de la compétence dans ce modèle. Le transcriptome de cellules de granulosa humaines issues de cycles de superstimulation a été ensuite analysé en fonction du volume de leur follicule d’origine et du devenir de l’ovocyte en termes de transférabilité de l’embryon obtenu. La relation entre la taille folliculaire et la compétence de l’ovocyte identifiée chez la vache, se vérifierait chez la femme. De plus, des marqueurs transcriptomiques de bons follicules de taille moyenne, également associés a à la compétence chez la vache, ont été identifiés. Finalement, afin de mesurer l’impact transcriptomique de FSH, au niveau du follicule, une étude à large échelle dans un modèle de culture de cellules de granulosa in vitro a été effectuée avec des follicules d’ovaires bovins. Ce projet apporte des connaissances fondamentales sur la physiologie et la transcriptomique des cellules de granulosa en relation avec la compétence ovocytaire, et ouvre la voie à des applications cliniques chez la vache et la femme. / The purpose of this work was to study the relation between follicular differentiation and the developmental competence of the oocyte in two mono-ovulating species, in cows and in women. As a first step, a bovine model including the competence increase and decrease in terms of blastocyst rates was developed. It permitted to identify the best temporal window for oocyte recovery following FSH ovarian superstimulation, and to show that follicular size is not always positively correlated with oocyte developmental competence. Following the development of the model, the granulosa cell differentiation during the competence increase and then decrease was studied. During differentiation of granulosa cells, gene expression is associated with follicular growth, implying the extracellular matrix and angiogenesis, with hypoxia, apoptosis and inflammation. This model is also characterized by basal LH. In order to better understand its impact on the follicle, this model was used in presence of a GnRH inhibitor. The lack of basal LH negatively affects follicular growth. It induced an increase in expression of transcripts associated to apoptosis in granulosa cells and also the decrease of expression of other transcripts associated to increasing oocyte developmental competence in this model. The human granulosa cell transcriptome from superstimulation cycles was then analyzed according to the volume of their follicle of origin, and the transferability of the embryo obtained following the fertilization of the enclosed oocyte. The relation between follicular size and oocyte developmental competence identified in cows seems to apply also to women. Furthermore, some transcriptomic markers of good medium size follicles, also associated to developmental competence in cows, were identified. Finally, in order to evaluate the FSH transcriptomic impact at the follicular level, a large scale analysis with an in vitro bovine granulosa cell culture model was developed. This project provides basic science knowledge on the physiology and the granulosa cells transcriptome according to oocyte developmental competence, and opens the way to clinical applications in cows and in women.