OBJETIVO: avaliação da expressão gênicado receptor do fator de crescimento semelhante à insulina de (Insulin-Like Growth Factor- IGF) 1 em células da granulosa luteinizadas do cumulusde mulheres não obesas, com sensibilidade à insulina normal, com síndrome dos ovários policísticos (SOP) tratadas e não tratadas com metformina. MODELO DO ESTUDO: prospectivo, longitudinal, randomizado. PACIENTES E MÉTODOS: avaliamos 12 mulheres com ciclosovulatórios, 9 mulheres com SOP e 8 mulheres com SOP e tratadas com metformina, ao menos 8 semanas na dose de 1.700 mg/dia. Todos os grupos foram similares com relação ao peso, ao índice de massa corporal (IMC), à circunferência da cintura e com sensibilidade à insulina normal. Todas as mulheres foram submetidas à estimulação ovariana controlada com uso de agonista de GnRH em protocolo longo e gonadotrofinas para ciclos de FIV/ICSI. As células da granulosa do cumulusforam obtidas por microdissecção dos cinco maiores folículos pré-ovulatórios. A expressão gênica do receptor de IGF-1 foi determinada com técnica da Reação da Polimerase em Cadeia a partir da Transcrição Reversa (Reverse transcriptase - Polymerase Chain ReactionRT-PCR) emiquantitativa. Foram avaliadas as concentrações séricas e foliculares de estradiol, progesterona, testosterona, hormônio folículo estimulante (Follicle-Stimulating Hormone- FSH), hormônio luteinizante (Luteinizing Hormone - LH), Sex Hormone-Binding Globulin(SHBG), glicose, insulina e IGF-1. Para análise estatística, foram utilizados os testes: ANOVA, Newman-Keuls, coeficiente de Pearsone regressão linear múltipla, sendo considerado nível de significância de 5%. RESULTADOS: não foram observadas diferenças com relação à expressão gênica do receptor de IGF-1 nos três grupos analisados (P>0,05). O número de oócitos (20,4 vs. 13,1 vs.11,5, P= 0,009), os níveis séricos de estradiol (1.896,00 pcg/mL vs. 985,20 pcg/mL vs.908,10 pcg/mL,P = 0,03) e testosterona (1,43 ng/mL vs.0,89 ng/mL vs. 0,82 ng/mL pcg/mL,P = 0,02) foram maiores no grupo de mulheres com SOP não tratadas com metformina em comparação com as mulheres com ciclos ovulatórios e tratadas com metformina, respectivamente. As mulheres com ciclos ovulatórios (50.710±42.520 ng/mL) apresentaram maiores concentrações foliculares de progesterona quando comparados com as mulheres com SOP tratadas (13.660±5.212 ng/mL) e não tratadas com metformina (17.680±6.644 ng/mL) (P=0,01). Na avaliação da regressão múltipla, a testosterona sérica não sofreu influência da expressão gênica do receptor de IGF-1 ou do IMC. CONCLUSÕES: as altas concentrações séricas de estradiol e testosterona, maior número de oócitos no grupo de mulheres com SOP não tratadas com metformina nos levam a concluir que mulheres com SOP provavelmente têm uma maior sensibilidade à estimulação da esteroidogênese ovariana quando comparadas com mulheres sem essa doença, embora não tenhasido encontrada diferença na expressão do receptor de IGF-1 nos trêsgrupos analisados. A similaridade dos resultados deste estudo entre mulheres com SOP tratadas com metformina e com ciclos ovulatórios nos levam a \"hipotetizar\" que um dos possíveis mecanismos de ação da metformina no sistema IGF-1 nas células da granulosa do cumulus poderia ser por mecanismos pós-receptores. / OBJECTIVE: evaluation of the gene expression of the IGF-I receptor in luteinized cumulus granulosa cells from non-obese women with normal insulin sensitivity and with polycystic ovarian syndrome (PCOS)treated or nor with metformin. STUDY MODEL: prospective,longitudinal, randomized. PATIENTS AND METHODS: we evaluated 12 women withovulatory cycles and 9 women with PCOS who had been treated for at least 8 weeks with a metformin dose of 1700 mg/day. All groups were similar interms of weight, body mass index (BMI), and waist circumference and all had normal insulin sensitivity. All women were submitted to controlled ovarian stimulation with a GnRH agonist in a long protocol and with gonadotropins for IVF/ICSI cycles. Cumulus granulosa cells were obtained by microdissection of the five largest pre-ovulatory follicles. Gene expression of the IGF-1 receptor was determined by semiquantitative RT-PCR. Serum and follicular concentrations of estradiol, progesterone, testosterone, FSH, LH, insulin, SHBG, and IGF-1 were determined. Data were analyzed statistically by ANOVA and by the Newman-Keuls test and the Pearson coefficient and linear multiple regression were calculated, with the level of significance set at 5%. RESULTS: no difference in geneexpression of the IGF-I receptor were observed between the three groups studied (P>0.05). The number of oocytes (20.4 vs. 13.1 vs. 11.5, P= 0.009) and the serum levels of estradiol (1,896.00 pcg/mL vs. 985.20 pcg/mL vs.908.10 pcg/mL,P = 0.03) and testosterone (1.43 ng/mL vs.0.89 ng/mL vs. 0.82 ng/mL pcg/mL,P = 0.02) were higher in the group of women with PCOS not treated with metformin than in women with ovulatory cycles and in women treated with metformin, respectively. The women with ovulatory cycles (50.710±42.520 ng/mL) presented higher follicular concentrations of progesterone compared with women with PCOS treated (13.660±5.212 ng/mL) or not with metformin (17.680±6.644 ng/mL) (P=0.01). Multiple regression revealed that serum testosterone was not affected by the gene expression of the IGF-1 receptor or by BMI. CONCLUSIONS: the high serum concentrations of estradiol and testosterone and the larger number of oocytes in the group ofwomen with PCOS not treated with metformin lead us to conclude that women with PCOS probably have greater sensitivity to stimulation ofovarian steroidogenesis than women without the disease, although no difference was detected in the expression of the IGF-I receptor between the three groups studied. The similarity ofthe present results for the women with PCOS treated with metformin and for the women with ovulatory cycles leads us to hypothesize that one of the possible mechanisms of action of metformin on the IGF-1 system in cumulus granulosa cells may be of the post-receptor type.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2015-12-04T17:40:43Z No. of bitstreams: 1 sabinewohlresviana.pdf: 8250469 bytes, checksum: d5749466ebaf01dd23c74317cbef4a6a (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2015-12-07T03:23:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 sabinewohlresviana.pdf: 8250469 bytes, checksum: d5749466ebaf01dd23c74317cbef4a6a (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-07T03:23:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 sabinewohlresviana.pdf: 8250469 bytes, checksum: d5749466ebaf01dd23c74317cbef4a6a (MD5) Previous issue date: 2015-01-27 / O objetivo geral deste estudo foi investigar variações genômicas e transcriptômicas do receptor de hormônio luteinizante (LHR) e seu papel nos processos de dominância folicular e resposta à superovulação em bovinos. Foram realizados três experimentos, sendo que em todos se utilizou cDNA sintetizado a partir do RNA total extraído de células da granulosa (CG) folicular. Para a caracterização do transcrito do LHR, CG foram recuperadas de folículos dominantes de vacas das raças Gir (n=16) e Holandês (n=16). Após a PCR e o sequenciamento, os dados foram analisados para a presença de polimorfismos, frequência alélica, conteúdo de informação polimórfica (PIC) e Equilíbrio de Hardy-Weinberg (HWE). Vinte e um polimorfismos de base única (SNPs) foram identificados, sendo 17 em Gir e 14 em Holandês. A classificação dos SNPs de acordo com os valores de PIC identificou 12 como altamente informativos em Gir e cinco em Holandês. Em relação a HWE, oito SNPs não estavam em equilíbrio em Gir e 10 em Holandês. Duas isoformas derivadas de splicing alternativo também foram identificadas, uma no éxon 1 e outra no éxon 10. Conclui-se que o LHR em bovinos leiteiros apresenta uma alta frequência de polimorfismos e múltiplas isoformas. Para avaliar o papel das isoformas do LHR nas CG durante a divergência folicular, a emergência da onda folicular foi sincronizada em novilhas Gir (n=10) e Holandês (n=10) e os folículos foram aspirados individualmente em diâmetros correspondentes aos períodos de pré-divergência, divergência, e pós-divergência. A expressão relativa das isoformas de LHR foi determinada por PCR em Tempo Real e os resultados foram relacionados com as concentrações intrafoliculares de estradiol (E2if). Em ambas as raças, houve um aumento progressivo na concentração de E2if ao longo do desenvolvimento folicular. O E2if foi maior em Holandês quando comparado com Gir antes, durante, e depois da divergência; mas foi similar em folículos de mesmo diâmetro nas duas raças. Observou-se um pico de expressão de LHR total após o início da divergência folicular. A expressão das isoformas de LHR foi ou baixa (Holandês) ou sub-regulada (Gir) durante este mesmo período. Os resultados sugerem que a divergência precoce do folículo dominante em raças de Bos indicus podem estar relacionados à maior sensibilidade ao feedback negativo do estradiol. Além disso, mudanças sequenciais na expressão das isoformas de LHR podem regular a função do LHR durante da divergência folicular em bovinos. A avaliação do comportamento das isoformas de LHR durante a indução exógena do crescimento folicular foi realizada em novilhas Gir caracterizadas com boa (n=5) ou má (n=5) resposta à superovulação. Em ambos os grupos, foram coletadas CG de folículos (8 mm) cujo crescimento ocorreu sem (Controle) ou com estimulação por FSH (SOV). No grupo de boa resposta, não houve diferença na expressão de LHR total entre os tratamentos Controle e SOV. No grupo de má resposta, a expressão de LHR total foi menor em SOV comparado com Controle, mas não houve diferença na expressão das isoformas. Conclui-se que o LHR é diferencialmente expresso em folículos dominantes de novilhas caracterizadas com boa ou má resposta a superovulação. / The aim of this study was to evaluate genomic and transcriptomic variations at the luteinizing hormone receptor (LHR) and its role at the follicular dominance establishment and superovulation outcome in bovine. Three experiments were performed, and for all evaluations cDNA synthesized from total RNA extracted from follicular granulosa cells (GC) were used. To characterize the LHR transcript, GC were recovered from dominant follicles from Gir (n=16) and Holstein (n=16) cows. After PCR and sequencing, data were analized to identify polymorphisms, allelic frequency, polymorphic information content (PIC) and Hardy-Weinberg Equilibrium (HWE). Twenty one single nucleotide polymorphism (SNP) were identified, being 17 in Gir and 14 in Holstein. The classification of SNP according to PIC values identified 12 as highly informative in Gir and five in Holstein. Considering HWE, eight SNP were not in equilibrium in Gir and 10 in Holstein. Two isoforms were also identified, one in exon 1 and other in exon 10. We concluded that LHR in dairy cattle shows a high frequency of polymorphism and multiple isoforms. To evaluate the LHR isoforms role in GC during follicular divergence, the follicular wave emergence was synchronized in Gir (n=10) and Holstein (n=10) heifers and follicles were individually aspirated at the corresponding sizes of pre-, divergence, and post-. The relative expression of LHR isoforms was determined by real time PCR and results were correlated to the intrafollicular estradiol (E2if) concentrations. In both breeds, there was a progressive increase in E2if concentration during follicular development. The E2if in Holstein was higher when compared to Gir before, during, and after divergence; but was similar in follicles of same size in both breeds. We observed a peak for the total LHR expression after the beginning of the follicular divergence. The expression of LHR isoforms was low (Holstein) or under-regulated (Gir) during this same period. The results suggest that the early follicular divergence of the dominat follicle in Bos indicus breeds can be related to a higher sensitivity to the estradiol negative feedback. Besides, sequential changes in LHR isoforms expression can act regulating the LHR function during folicullar divergence in bovine. The evaluation of LHR isoforms behavior during the exogenous induction of follcilualr development was performed in Gir heifer previously characterized as good (n=5) or poor (n=5) responders to superovulation. In both groups, GC were collected from follicles (8 mm) which growth occurred without (Control) or with FSH stimulation (SOV). In good responders group, there was no difference in the LHR expression between the Control and SOV treatments. In the poor responders group, the total LHR expression was lower in SOV when compared to Control, but there was no difference in the expression of the isoforms. We concluded that LHR is differentially expressed in dominant follicles from heifers characterized as good or poor responders to superovulation.

Le récepteur nucléaire Nr5a2, également connu sous le nom de liver receptor homolog-1 (Lrh-1), est exprimé au niveau de l’ovaire chez la souris, exclusivement dans les cellules lutéales et de la granulosa. La perturbation de Nr5a2, spécifique aux cellules de la granulosa chez la souris à partir des follicules primaires dans la trajectoire du développement folliculaire a démontré que Nr5a2 est un régulateur clé de l’ovulation et de la fertilité chez la femelle. Notre hypothèse veut que Nr5a2 régule les évènements péri- et post-ovulatoires dans une séquence temporelle lors de la folliculogénèse. Afin d'étudier l’implication de Nr5a2 lors de l’ovulation et de la lutéinisation à différents stades du développement folliculaire, nous avons généré deux modèles de souris knockout spécifiques aux cellules de la granulosa pour Nr5a2: 1) Nr5a2Amhr2-/-, avec une réduction de Nr5a2 à partir des follicules primaires et subséquents; 2) Nr5a2Cyp19-/-, avec une réduction de Nr5a2 débutant au stade antral de développement en progressant. L’absence de Nr5a2 à partir des follicules antraux a résulté en une infertilité chez les femelles Nr5a2Cyp19-/-, de même qu’en des structures non-fonctionnelles similaires aux structures lutéales au niveau des ovaires, en une réduction des niveaux de progestérone synthétisée ainsi qu’en un échec dans le support d’une pseudo-gestation. La synthèse de progestérone a été entravée suite à l’absence de Nr5a2 par l’entremise d’une régulation à la baisse des gènes reliés au transport du cholestérol, Scarb1, StAR et Ldlr, démontré par qPCR. Les complexes cumulus-oocytes des femelles Nr5a2Cyp19-/- immatures super-stimulées ont subi une expansion in vivo, mais l’ovulation a été perturbée, possiblement par une régulation à la baisse du gène du récepteur de la progestérone (Pgr). Un essai d’expansion du cumulus in vitro a démontré une expansion défectueuse du cumulus chez les Nr5a2Amhr2-/-, associée à un dérèglement de la protéine des jonctions communicantes (Gja1; Cx43). Cependant, l’expansion du cumulus chez les Nr5a2Cyp19-/- n’a pas été autant affectée. Des résultats obtenus par qPCR ont démontré une régulation à la baisse dans l’expression des gènes Areg, Ereg, Btc et Tnfaip6 chez les deux modèles de cellules ovariennes knockout à 2h et 4h post hCG. Nous avons observé que 85% des oocytes, chez les deux génotypes mutants, peuvent subir une rupture de la vésicule germinative, confirmant leur capacité de maturation in vivo. La technique d’injection intra-cytoplasmique de spermatozoïdes a prouvé que les oocytes des deux génotypes mutants sont fertilisables et que 70% des embryons résultants ont poursuivi leur développement vers le stade de blastocyste, et ce, indépendamment du génotype. En conclusion, Nr5a2 régule la fertilité chez les femelles tout au long du processus du développement folliculaire. Il a été démontré que Nr5a2 est essentiel à la lutéinisation et que sa perturbation dans les cellules somatiques ovariennes ne compromet pas la capacité des oocytes à être fertilisés. En vue d’ensemble, nous avons fourni une investigation inédite et complète, utilisant de multiples modèles et techniques afin de déterminer les mécanismes par lesquels Nr5a2 régule les importants processus que sont l’expansion du cumulus, l’ovulation ainsi que la formation du corps jaune. / The nuclear receptor Nr5a2, also known as liver receptor homolog-1 (Lrh-1), is expressed in the mouse ovary, exclusively in granulosa and luteal cells. Granulosa-specific disruption of Nr5a2 in mice from primary follicles onward in the follicle development trajectory has shown that Nr5a2 is a key regulator of ovulation and female fertility. We hypothesized that Nr5a2 modulates peri- and post-ovulatory events in a temporal sequence during folliculogenesis. To examine the role of Nr5a2 in ovulation and luteinization at different stages of the follicular development, we generated two Nr5a2 granulosa-specific knockout mice models: 1) Nr5a2Amhr2-/-, with Nr5a2 depletion from primary follicles forward; and 2) Nr5a2Cyp19-/-, with Nr5a2 depletion from the antral stage of development forward. The lack of Nr5a2 beginning in antral follicles resulted in infertility in Nr5a2Cyp19-/- females, with ovaries displaying non-functional luteal-like structures, synthesizing reduced progesterone levels and failing in supporting pseudopregnancy. Progesterone synthesis was affected by the lack of Nr5a2 through the downregulation of the cholesterol transport-related genes, Scarb1, StAR and Ldlr, as shown by qPCR. The cumulus-oocyte complexes of superstimulated Nr5a2Cyp19-/- immature females underwent expansion in vivo, but ovulation was disrupted, likely due to the downregulation of the progesterone receptor (Pgr) gene. An in vitro cumulus expansion assay showed defective cumulus expansion in Nr5a2Amhr2-/- associated with a dysregulation in the gap junction alpha-1 (Gja1; Cx43). In vitro cumulus expansion in Nr5a2Cyp19-/- was less affected than in Nr5a2Amhr2-/- cumulus-oocyte complexes. Data from qPCR showed a downregulation in the gene expression of Areg, Ereg, Btc and Tnfaip6 in both knockout ovarian cells at 2 h and 4 h post hCG. We found that 85% of the oocytes in both mutant genotypes can undergo germinal vesicle breakdown, confirming their capability to mature in vivo. Intracytoplasmic sperm injection (ICSI) showed the oocytes in both mutant models to be fertilizable and 70% of the resulting embryos proceeded to a blastocyst stage, independent of the genotype. In conclusion, Nr5a2 regulates female fertility along the entire process of the follicular development. Nr5a2 is shown to be essential for luteinization and its disruption in ovarian somatic cells does not compromise oocyte fertilizability. In overview, we provided a novel and comprehensive investigation, using multiple models and techniques to determine the mechanisms by which Nr5a2 regulates the important processes of cumulus expansion, ovulation and formation of the corpus luteum.

Les « Facteurs de croissance des fibroblastes» (FGF) agissent comme des régulateurs locaux sur la qualité des follicules et sont connus pour promouvoir la prolifération des cellules de granulosa, réduire l’apoptose et la stéroïdogenèse. Parmi la sous-famille FGF8, FGF18 est une exception puisqu’il semblerait avoir une fonction pro-apoptotique alors que FGF8 n’a pas été jusqu’à présent rapporté comme altérant la viabilité des cellules de la granulosa. Ces deux ligands ont un mode d’activation similaire et il pourrait être proposé que toute la sous-famille FGF8 ait la même réponse. L’objectif de cette étude était de déterminer si FGF8 et FGF18 activaient la même réponse précoce de gènes dans des cultures de granulosa bovine. Pour répondre à cette question, nous avons cultivé des cellules de la granulosa dans du milieu de culture sans sérum pendant 5 jours. Le jour 5, les cellules ont été traitées avec FGF8 ou FGF18. Nous avons eu recours à une approche de « puce à ADN » afin d’identifier la réponse précoce de gènes induite par FGF8 et FGF18, et les données ont été confirmées par des PCRs en temps réel lors d’une expérience in vitro où les cellules de granulosa ont été traitées avec FGF8 et FGF18 pendant différents temps. L’analyse du puce à ADN a identifié 12 gènes surexprimés par FGF8, incluant SPRY2, NR4A1, XIRP1, BAMBI, EGR1, FOS et FOSL1. A l’inverse, FGF18 n’a régulé aucun gène de manière significative. Les analyses de PCR ont confirmé l’augmentation d’ARNm codant pour EGR1, EGR3, FOS, XIRP1, FOSL1, SPRY2, NR4A1 et BAMBI après 2 h de traitement. FGF18 a entrainé seulement une augmentation de l’expression de EGR1 après 2 h de traitement parmi tous les gènes testés. Ces résultats démontrent donc que FGF8 et FGF18, malgré leur similarité dans le mode d’activation de leurs récepteurs, agissent sur les cellules de la granulosa via différentes voies de signalisation. FGF8 et FGF18, sont donc tous les deux capables de stimuler l’expression de EGR1, mais les voies de signalisation induites par la suite divergent. / Fibroblast growth factors (FGF) act as local regulators of follicular health and are known to increase granulosa cell (GC) proliferation, reduce apoptosis and decrease steroidogenesis. One exception is FGF18, which appears to be a pro apoptotic member of the FGF8-subfamily while FGF8 has not been reported to alter GC health. These two ligands have similar activation patterns and it could be proposed that all FGF8-subfamilies would have the same response. The objective of this study was to determine if FGF8 and FGF18 activate the same early response genes in cultured bovine GC. To address this we cultured GC in serum free medium for five days. On day 5, cells were challenged with FGF8 or FGF18. We used a microarray approach to identify early response genes altered by FGF8 and FGF18, and data were confirmed by real-time PCR in an independent time-course experiment. Microarray identified 12 genes up-regulated by FGF8, including SPRY2, NR4A1, XIRP1, BAMBI, EGR1, FOS and FOSL1. In contrast FGF18 did not result in significant regulation of any gene. PCR analysis confirmed the stimulation of abundance of mRNA encoding EGR1, EGR3, FOS, XIRP1, FOSL1, SPRY2, NR4A1 and BAMBI after 2 hours of challenge. FGF18 resulted in an increase of EGR1 mRNA abundance at 2 h, but not of the other genes tested. These results demonstrate that FGF8 and FGF18, despite reportedly similar receptor activation patterns, act on granulosa cells through different intracellular pathways. Both FGF8 and FGF18 stimulate EGR1 expression, but thereafter their signaling pathways diverge.

Les Wnts représentent une famille de glycoprotéines de signalisation qui sont connues pour les nombreux rôles qu'ils jouent durant le développement embryonnaire et dans la cancerogénèse. Plusieurs Wnts, leurs récepteurs (Fzd) et d'autres composants des voies de signalisation des Wnt sont exprimés dans l’ovaire postnatal, et il a été démontré que l’expression de certains de ces gènes est régulée pendant le développement et l'ovulation/luteinization folliculaires. Toutefois, leurs rôles physiologiques dans l’ovaire demeurent mal définis. Pour étudier le rôle de WNT4 dans le développement folliculaire, nous avons entrepris d’identifier ses cibles transcriptionnels dans les cellules de la granulosa. Pour ce faire, nous avons employé la souris Catnbflox(ex3)/flox(ex3), chez laquelle une activation constitutive de la voie de Wnt/β-catenin a lieu suite à l’action de la recombinare Cre. Des cellules de la granulosa de ces souris ont été mises en culture et infectées avec un adenovirus pour causer la surexpression de WNT4 ou l’expression de Cre. L’ARN a alors été extrait de ces cellules et analysé par micro-puce. Les résultats ont démontré qu’une forte proportion des gènes induits par WNT4 étaient des gènes impliqués dans la réponse cellulaire au stress. Presque tous gènes induits par WNT4 ont également été induits par Cre, indiquant que WNT4 signale via la voie Wnt/β-catenin dans ces cellules. Nos résultats suggèrent donc que WNT4 favorise la survie des follicules par l’induction de gènes de réponse au stress dans les cellules de la granulosa, augmentant ainsi la résistance cellulaire à l'apoptose. / The Wnts comprise a large family of local-acting, secreted glycoprotein signaling molecules that are known mostly for the numerous roles they play in embryonic development and cancer. Several Wnts, their cognate receptors of the Frizzled (Fzd) family and other components of the Wnt signaling pathways are expressed in the postnatal ovary, and several have been shown to exhibit specific patterns of regulation in response to gonadotropin stimulation. Nonetheless, their role(s) in ovarian physiology remain poorly defined. To study the role of WNT4 in follicle development, we endeavoured to identify its transcriptional targets in granulosa cells. To this end, we used the Catnbflox(ex3)/flox(ex3) mouse model, in which constitutive activation of the Wnt/β-catenin pathway is obtained following Cre-mediated genetic recombination. Cultured granulosa cells from these mice were infected with adenoviruses to either overexpress WNT4 or to express Cre. RNA from these cells was then extracted and subjected to microarray analysis. Results revealed that a large proportion of the genes induced by WNT4 were genes previously shown to mediate cellular stress responses. Nearly all genes that were up-regulated by WNT4 were also induced by the Cre, indicating that WNT4 signals via the Wnt/β-catenin pathway in these cells. Our findings suggest that WNT4 mediates ovarian follicle survival by inducing a stress response in granulosa cells, thereby increasing their resistance to apoptosis.

La régulation transcriptionnelle des gènes est un processus indispensable sans lequel la diversité phénotypique des cellules ainsi que l’adaptation à leur environnement serait inexistant. L’identification des éléments de régulation dans le génome est d’une importance capitale afin de comprendre les mécanismes gouvernant l’expression des gènes spécifiques à un type cellulaire donné. Ainsi, suite au pic de LH, le follicule ovarien entre dans un programme intensif de différentiation cellulaire, orchestré par des modifications majeures du profile transcriptionnel des cellules de granulosa, déclenchant ultimement l’ovulation et la lutéinisation, processus indispensables à la fertilité femelle. L’hypothèse supportée par cette étude stipule qu’une réorganisation de la structure chromatinienne survient aux régions régulatrices d’une panoplie de gènes dans les heures suivant le pic de LH et qu’en isolant et identifiant ces régions, il serait possible de retrouver des éléments essentiels aux processus d’ovulation et de lutéinisation. Ainsi, en utilisant un protocole standard de superovulation chez la souris, les éléments de régulation se modifiant 4h suivant l’administration de hCG ont été isolés et identifiés dans les cellules de granulosa en utilisant la méthode FAIRE (Formaldehyde-Assisted Isolation of Regulatory Elements) combinée à un séquençage haut débit. Cette étude a démontré que suite au stimulus ovulatoire, les cellules de granulosa subissent une reprogrammation majeure des éléments de régulation, qui est corrélée avec une modification drastique de leurs fonctions biologiques. De plus, cette étude a mis en évidence une association majoritaire des éléments de régulation à des régions intergéniques distales et à des introns, indiquant que ces régions ont une importance capitale dans la régulation transcriptionnelle dans les cellules de granulosa. Cette étude a également permis d’identifier une panoplie de régulateurs transcriptionnels reconnus pour être essentiels à la fonction ovarienne, ainsi que leur sites de liaison dans le génome, démontrant que la méthode FAIRE est une méthode assez puissante pour permettre la prédiction d’événements moléculaires précis ayant un sens physiologique réel. / Identification of regulatory elements in the genome is of paramount importance to understanding the mechanisms governing the expression of specific genes in a given cell type. Following the LH surge, the ovarian peri-ovulatory follicle enters an intensive program of cellular differentiation, orchestrated by major changes in the transcriptional profile of granulosa cells, ultimately triggering ovulation and luteinization, processes essentials for fertility in females. In the mouse, several genes essential to the success of this program are induced 2 to 6 hours after the ovulatory stimulus. Using a standard protocol for superovulation in mice, the regulatory elements were isolated and identified in granulosa cells 4h after administration of hCG using the method FAIRE (Formaldehyde-Assisted Isolation of Regulatory Elements) combined with next generation sequencing. The results of this analysis demonstrate that after the ovulatory stimulus, granulosa cells undergo a major reprogramming of regulatory elements, which is correlated with the extensive changes in their biological functions. In addition, this study showed that most regulatory elements were associated with distal intergenic regions and introns, indicating that these regions are important in transcriptional regulation in granulosa cells. A variety of transcriptional regulators known to be essential for ovarian function, and their binding sites were also identified in this analysis, demonstrating that the FAIRE method has the power to predict molecular events that have correlates in the known physiology of ovarian processes.

Le récepteur nucléaire Nr5a2, également connu sous le nom de liver receptor homolog-1 (Lrh-1), est exprimé au niveau de l’ovaire chez la souris, exclusivement dans les cellules lutéales et de la granulosa. La perturbation de Nr5a2, spécifique aux cellules de la granulosa chez la souris à partir des follicules primaires dans la trajectoire du développement folliculaire a démontré que Nr5a2 est un régulateur clé de l’ovulation et de la fertilité chez la femelle. Notre hypothèse veut que Nr5a2 régule les évènements péri- et post-ovulatoires dans une séquence temporelle lors de la folliculogénèse. Afin d'étudier l’implication de Nr5a2 lors de l’ovulation et de la lutéinisation à différents stades du développement folliculaire, nous avons généré deux modèles de souris knockout spécifiques aux cellules de la granulosa pour Nr5a2: 1) Nr5a2Amhr2-/-, avec une réduction de Nr5a2 à partir des follicules primaires et subséquents; 2) Nr5a2Cyp19-/-, avec une réduction de Nr5a2 débutant au stade antral de développement en progressant. L’absence de Nr5a2 à partir des follicules antraux a résulté en une infertilité chez les femelles Nr5a2Cyp19-/-, de même qu’en des structures non-fonctionnelles similaires aux structures lutéales au niveau des ovaires, en une réduction des niveaux de progestérone synthétisée ainsi qu’en un échec dans le support d’une pseudo-gestation. La synthèse de progestérone a été entravée suite à l’absence de Nr5a2 par l’entremise d’une régulation à la baisse des gènes reliés au transport du cholestérol, Scarb1, StAR et Ldlr, démontré par qPCR. Les complexes cumulus-oocytes des femelles Nr5a2Cyp19-/- immatures super-stimulées ont subi une expansion in vivo, mais l’ovulation a été perturbée, possiblement par une régulation à la baisse du gène du récepteur de la progestérone (Pgr). Un essai d’expansion du cumulus in vitro a démontré une expansion défectueuse du cumulus chez les Nr5a2Amhr2-/-, associée à un dérèglement de la protéine des jonctions communicantes (Gja1; Cx43). Cependant, l’expansion du cumulus chez les Nr5a2Cyp19-/- n’a pas été autant affectée. Des résultats obtenus par qPCR ont démontré une régulation à la baisse dans l’expression des gènes Areg, Ereg, Btc et Tnfaip6 chez les deux modèles de cellules ovariennes knockout à 2h et 4h post hCG. Nous avons observé que 85% des oocytes, chez les deux génotypes mutants, peuvent subir une rupture de la vésicule germinative, confirmant leur capacité de maturation in vivo. La technique d’injection intra-cytoplasmique de spermatozoïdes a prouvé que les oocytes des deux génotypes mutants sont fertilisables et que 70% des embryons résultants ont poursuivi leur développement vers le stade de blastocyste, et ce, indépendamment du génotype. En conclusion, Nr5a2 régule la fertilité chez les femelles tout au long du processus du développement folliculaire. Il a été démontré que Nr5a2 est essentiel à la lutéinisation et que sa perturbation dans les cellules somatiques ovariennes ne compromet pas la capacité des oocytes à être fertilisés. En vue d’ensemble, nous avons fourni une investigation inédite et complète, utilisant de multiples modèles et techniques afin de déterminer les mécanismes par lesquels Nr5a2 régule les importants processus que sont l’expansion du cumulus, l’ovulation ainsi que la formation du corps jaune. / The nuclear receptor Nr5a2, also known as liver receptor homolog-1 (Lrh-1), is expressed in the mouse ovary, exclusively in granulosa and luteal cells. Granulosa-specific disruption of Nr5a2 in mice from primary follicles onward in the follicle development trajectory has shown that Nr5a2 is a key regulator of ovulation and female fertility. We hypothesized that Nr5a2 modulates peri- and post-ovulatory events in a temporal sequence during folliculogenesis. To examine the role of Nr5a2 in ovulation and luteinization at different stages of the follicular development, we generated two Nr5a2 granulosa-specific knockout mice models: 1) Nr5a2Amhr2-/-, with Nr5a2 depletion from primary follicles forward; and 2) Nr5a2Cyp19-/-, with Nr5a2 depletion from the antral stage of development forward. The lack of Nr5a2 beginning in antral follicles resulted in infertility in Nr5a2Cyp19-/- females, with ovaries displaying non-functional luteal-like structures, synthesizing reduced progesterone levels and failing in supporting pseudopregnancy. Progesterone synthesis was affected by the lack of Nr5a2 through the downregulation of the cholesterol transport-related genes, Scarb1, StAR and Ldlr, as shown by qPCR. The cumulus-oocyte complexes of superstimulated Nr5a2Cyp19-/- immature females underwent expansion in vivo, but ovulation was disrupted, likely due to the downregulation of the progesterone receptor (Pgr) gene. An in vitro cumulus expansion assay showed defective cumulus expansion in Nr5a2Amhr2-/- associated with a dysregulation in the gap junction alpha-1 (Gja1; Cx43). In vitro cumulus expansion in Nr5a2Cyp19-/- was less affected than in Nr5a2Amhr2-/- cumulus-oocyte complexes. Data from qPCR showed a downregulation in the gene expression of Areg, Ereg, Btc and Tnfaip6 in both knockout ovarian cells at 2 h and 4 h post hCG. We found that 85% of the oocytes in both mutant genotypes can undergo germinal vesicle breakdown, confirming their capability to mature in vivo. Intracytoplasmic sperm injection (ICSI) showed the oocytes in both mutant models to be fertilizable and 70% of the resulting embryos proceeded to a blastocyst stage, independent of the genotype. In conclusion, Nr5a2 regulates female fertility along the entire process of the follicular development. Nr5a2 is shown to be essential for luteinization and its disruption in ovarian somatic cells does not compromise oocyte fertilizability. In overview, we provided a novel and comprehensive investigation, using multiple models and techniques to determine the mechanisms by which Nr5a2 regulates the important processes of cumulus expansion, ovulation and formation of the corpus luteum.

Les « Facteurs de croissance des fibroblastes» (FGF) agissent comme des régulateurs locaux sur la qualité des follicules et sont connus pour promouvoir la prolifération des cellules de granulosa, réduire l’apoptose et la stéroïdogenèse. Parmi la sous-famille FGF8, FGF18 est une exception puisqu’il semblerait avoir une fonction pro-apoptotique alors que FGF8 n’a pas été jusqu’à présent rapporté comme altérant la viabilité des cellules de la granulosa. Ces deux ligands ont un mode d’activation similaire et il pourrait être proposé que toute la sous-famille FGF8 ait la même réponse. L’objectif de cette étude était de déterminer si FGF8 et FGF18 activaient la même réponse précoce de gènes dans des cultures de granulosa bovine. Pour répondre à cette question, nous avons cultivé des cellules de la granulosa dans du milieu de culture sans sérum pendant 5 jours. Le jour 5, les cellules ont été traitées avec FGF8 ou FGF18. Nous avons eu recours à une approche de « puce à ADN » afin d’identifier la réponse précoce de gènes induite par FGF8 et FGF18, et les données ont été confirmées par des PCRs en temps réel lors d’une expérience in vitro où les cellules de granulosa ont été traitées avec FGF8 et FGF18 pendant différents temps. L’analyse du puce à ADN a identifié 12 gènes surexprimés par FGF8, incluant SPRY2, NR4A1, XIRP1, BAMBI, EGR1, FOS et FOSL1. A l’inverse, FGF18 n’a régulé aucun gène de manière significative. Les analyses de PCR ont confirmé l’augmentation d’ARNm codant pour EGR1, EGR3, FOS, XIRP1, FOSL1, SPRY2, NR4A1 et BAMBI après 2 h de traitement. FGF18 a entrainé seulement une augmentation de l’expression de EGR1 après 2 h de traitement parmi tous les gènes testés. Ces résultats démontrent donc que FGF8 et FGF18, malgré leur similarité dans le mode d’activation de leurs récepteurs, agissent sur les cellules de la granulosa via différentes voies de signalisation. FGF8 et FGF18, sont donc tous les deux capables de stimuler l’expression de EGR1, mais les voies de signalisation induites par la suite divergent. / Fibroblast growth factors (FGF) act as local regulators of follicular health and are known to increase granulosa cell (GC) proliferation, reduce apoptosis and decrease steroidogenesis. One exception is FGF18, which appears to be a pro apoptotic member of the FGF8-subfamily while FGF8 has not been reported to alter GC health. These two ligands have similar activation patterns and it could be proposed that all FGF8-subfamilies would have the same response. The objective of this study was to determine if FGF8 and FGF18 activate the same early response genes in cultured bovine GC. To address this we cultured GC in serum free medium for five days. On day 5, cells were challenged with FGF8 or FGF18. We used a microarray approach to identify early response genes altered by FGF8 and FGF18, and data were confirmed by real-time PCR in an independent time-course experiment. Microarray identified 12 genes up-regulated by FGF8, including SPRY2, NR4A1, XIRP1, BAMBI, EGR1, FOS and FOSL1. In contrast FGF18 did not result in significant regulation of any gene. PCR analysis confirmed the stimulation of abundance of mRNA encoding EGR1, EGR3, FOS, XIRP1, FOSL1, SPRY2, NR4A1 and BAMBI after 2 hours of challenge. FGF18 resulted in an increase of EGR1 mRNA abundance at 2 h, but not of the other genes tested. These results demonstrate that FGF8 and FGF18, despite reportedly similar receptor activation patterns, act on granulosa cells through different intracellular pathways. Both FGF8 and FGF18 stimulate EGR1 expression, but thereafter their signaling pathways diverge.

Comprendre les événements paracriniens qui régulent la fertilité chez la vache est nécessaire non seulement en raison de l'importance agricole de cette espèce, mais aussi pour son utilisation potentielle comme modèle chez l’humain. L'oxyde nitrique (NO), un gaz de radicaux libres, a été impliqué dans la croissance folliculaire et l'ovulation chez les rongeurs et d'autres espèces, mais chez la vache c’est une énigme fascinante : le NO est produit par les cellules de la granulosa bovine et est régulé par la FSH, mais la présence et le profil d'expression des enzymes responsables de la synthèse de NO (NOS) dans les cellules de la granulosa tout au long de la croissance folliculaire ne sont pas claires. Les objectifs de cette thèse sont: (1) élucider le mécanisme de contrôle des NOS et les conséquences de la production d'oxyde nitrique pour le fonctionnement des cellules de la granulosa au cours du développement folliculaire chez la vache et (2) déterminer la régulation des NOS pendant la cascade ovulatoire induite par LH chez les cellules de la granulosa bovine et si l'activité des NOS pour l’expression des gènes critiques dans la cascade ovulatoire chez cette espèce. Les résultats sont séparés en 2 articles. Dans le premier article, la régulation de NOS2 dans les cellules de la granulosa bovine a été explorée. L'abondance des ARNm codant pour NOS2 a été stimulée par la FSH et l’IGF1 en augmentant l’estradiol, et un blocage de l'action de l’estradiol a conséquemment réduit les niveaux d'ARNm codant pour NOS2. De plus, l'inhibition de l'activité des NOS a augmenté l'apoptose dans les cellules de la granulosa in vitro. Dans le second article, il a été démontré que le pic de LH induit une activation des NOS dans les cellules de la granulosa, et que l'activité de NOS induit la production de NO, ce qui est essentiel pour l’expression des gènes critiques dans la cascade ovulatoire induite par LH comme EREG/AREG/PTGS2. Ensemble, les résultats présentés dans ces 2 articles suggèrent que les niveaux physiologiques d'activité des NOS peuvent contribuer à la croissance et la survie des cellules de la granulosa et indiquent également que NO peut être essentiel pour l'ovulation chez les bovins. / Understanding the paracrine events that regulate fertility in the cow is necessary not only because of the agricultural importance of this species, but also its potential use as a model for humans. Nitric oxide (NO), a free-radical gas, has been implicated in follicular growth and ovulation in rodents and other species, but the cow is an intriguing enigma: NO is produced by bovine granulosa cells and is regulated by FSH, but the presence and the expression pattern in granulosa cells of the enzymes responsible for NO synthesis (NOS) throughout follicular growth are unclear. The objectives of the present thesis were (1) to elucidate the mechanism of control of NOS and the consequences of nitric oxide production for granulosa cell function during follicle development in cattle; and (2) to determine the regulation of NOS during the LH-induced ovulatory cascade in bovine granulosa cells and whether NOS activity is critical for the ovulatory cascade in this species. The results are separated in 2 articles. In the first article, the regulation of NOS2 in bovine granulosa cells was explored. Abundance of mRNA encoding NOS2 was stimulated by FSH and IGF1 through increased estradiol, and a blockade of estradiol action consequently lowered NOS2 mRNA levels. Further, inhibition of NOS activity increased apoptosis in granulosa cells in vitro. In the second article, it was demonstrated that the LH surge induces NOS activation in granulosa cells, and that NOS activity induces the production of NO, which is essential for EREG/AREG/PTGS2 expression, critical genes in the LH-induced ovulatory cascade. Together, the results presented in these 2 articles suggest that physiological levels of NOS activity may contribute to growth and survival of granulosa cells, and also indicate that NO may be essential for ovulation in cattle.

No description available.