Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Résumé : Le syndrome des ovaires polykystiques (SOPK) affecte 6-10% des femmes en âge de procréer et est la principale cause d’infertilité anovulatoire. Cette condition est principalement caractérisée par une hyperandrogénie provenant des ovaires et des glandes surrénales. De plus en plus d’études, à la fois in vivo et in vitro, indiquent qu’une surexposition ovarienne en gras, de même que les mécanismes lipotoxiques subséquents pourraient causer l’hyperandrogénie chez ces femmes. Ainsi, cette étude vise à 1) évaluer l’implication des gras et de l’inflammation folliculaire dans la production des androgènes ovariens par une étude de corrélation; et 2) comparer les niveaux folliculaires de gras, métabolites lipidiques et marqueurs inflammatoires entre les femmes SOPK et non-SOPK. Cette étude transversale a recruté 80 femmes en cours de fécondation in vitro. Treize étaient SOPK, 58 étaient non-SOPK et 9 avaient un diagnostic incertain. Les participantes au projet avaient un âge moyen de 33 ± 4 ans. Tout groupe confondus, les niveaux folliculaires de testostérone corrélaient avec les gras (r=0,381; P=0,001; indépendamment de l’IL-6), les acylcarnitines (r≥0,255; tout P=0,008; non indépendamment des gras) et l’IL-6 (r=0,300; P=0,009; indépendamment des gras). De plus, les niveaux folliculaires de gras corrélaient avec les acylcarnitines (r≥0,594; tout P<0,001). Lorsque comparées aux femmes non-SOPK, les femmes SOPK étaient plus obèses (BMI: 31,2 vs. 25,1 kg/m2; P=0,009) et avaient des niveaux folliculaires plus élevés de testostérone (12,9 vs. 0,29 nM; P=0,001), de gras (P=0,001), d’acylcarnitines (tout P=0,001) et du marqueur inflammatoire IL-6 (13,0 vs. 8.6 pg/mL; P=0,018), le tout indépendamment de l’IMC. Les résultats suggèrent qu’une exposition intra-ovarienne en gras pourrait contribuer à une augmentation de la production des androgènes. Les mécanismes pourraient inclure une β-oxydation insuffisante, illustré par des acylcarnitines élevés, menant à l’accumulation de métabolites lipidiques toxiques, et une inflammation ovarienne, possiblement suite à une infiltration de macrophages. Ces deux mécanismes semblent être indépendants. De plus, l’environnement ovarien des femmes SOPK est caractérisé par une élévation des gras, de métabolites lipidiques et de marqueurs inflammatoires. Il peut donc être proposer que l’hyperandrogénie caractéristique du SOPK soit causée en partie par la lipotoxicité. // Abstract : Polycystic ovary syndrome (PCOS) affects 6-10% of the women of childbearing age and is the main cause of anovulatory infertility. It is mainly characterised by hyperandrogenism that can originate from the adrenal gland and the ovaries. A growing number of evidences, either in vivo or in vitro, points toward an overexposition to fat and lipotoxic mechanisms (lipid induced cellular toxicity) as the cause of PCOS hyperandrogenesis. Therefore, we aimed to: 1) evaluate the implication of follicular fluid (FF) levels of fat and inflammation markers in the ovarian production of androgens through a correlation analysis; and 2) compare FF levels of lipids, lipid metabolite levels and inflammation markers between PCOS and non-PCOS women. This cross-sectional controlled study was performed with 80 women undergoing an IVF procedure. Among them, 13 were PCOS, 58 were non-PCOS and 9 had an uncertain diagnosis. Participants were aged 33 ± 4 years old and had an average body mass index (BMI) of 25.7 ± 6.2. When analysing all women, follicular levels of testosterone correlated significantly with fat (NEFA + triglycerides) (r=0.381; P=0.001; independently of l’IL-6), acylcarnitines (r≥0.255; all P=0.008; not independently of fat) and l’IL-6 (r=0.300; P=0.009; independently of fat). Moreover, follicular levels of fat significantly correlated with acylcarnitines (r≥0.594; all P<0.001). When compared to non-PCOS women, PCOS women were significantly more obese (BMI: 31.2 vs. 25.1 kg/m2, P=0.009) and had significantly higher follicular levels of testosterone (12.9 vs. 0.29 nM, P=0.001), fat (P=0.001), acylcarnitines (all P=0.001) and inflammatory marker IL-6 (13.0 vs. 8.6 pg/mL, P=0.018), everything independently of BMI. Our results suggest that intra-ovarian exposure to fat may be responsible for the increased production of androgens. Mechanisms are likely to include an insufficient β-oxidation, leading to the accumulation of toxic lipid metabolites, and ovarian inflammation, possibly through macrophage infiltration. Both these mechanisms seem independent of one another. Also, intra-ovarian environment of PCOS women are characterized by increased levels of fat, acylcarnitines and inflammatory marker. It can thus be proposed that lipotoxic mechanisms are responsible for the increased production of androgen that is characteristic of PCOS women.

Au cours de ces dernières années, l’utilisation des acides nucléiques circulants comme outils diagnostiques et/ou pronostiques en cancérologie a largement été documentée. Récemment, le développement du diagnostic prénatal non-invasif a également révélé l’intérêt grandissant de ces biomarqueurs en gynécologie-obstétrique. Les acides nucléiques circulants ou extracellulaires ont la particularité d’être facilement détectables dans les fluides biologiques de l’organisme et sont de deux types: (1) l’ADN libre, courts ou longs fragments d’ADN provenant des processus apoptotiques et/ou nécrotiques cellulaires (2) les microARNs, petites séquences d’ARN non codantes, qui régulent l’expression des gènes en interférant avec leurs ARNm cibles. Sachant qu’il a été démontré que le taux d’ADN libre circulant est anormalement élevé dans certaines conditions pathologiques et que les microARNs sont impliqués dans la régulation de nombreux processus biologiques tels que la folliculogénèse et la stéroïdogénèse, ces deux types d’acides nucléiques pourraient alors constituer des biomarqueurs d’intérêt dans le domaine de l’Assistance Médicale à la Procréation. Dans ce travail de thèse, nous avons à la fois mesuré le taux d’ADN libre et analysé les profils d’expression de plusieurs microARNs d’intérêt par PCR quantitative, dans le liquide folliculaire (LF) de patientes prises en charge en fécondation in vitro (FIV). Nous avons observé des taux d’ADN libre significativement élevés ainsi que des profils d’expression de microARNs spécifiques dans le LF de patientes présentant des anomalies de la réserve ovarienne (telles que le syndrome des ovaires micropolykystiques ou une faible réserve ovarienne). Nous avons ensuite évalué le potentiel des acides nucléiques circulants en tant biomarqueurs prédictifs des résultats en FIV. Nous avons démontré que le taux d’ADN libre intra-folliculaire et l’expression de certains microARNs étaient significativement associés à la qualité des embryons obtenus in vitro ainsi qu’à la survenue d’une grossesse clinique. Les acides nucléiques circulants offrent donc de nouvelles perspectives à la fois d’un point de vue diagnostique et pronostique dans la prise en charge de l’infertilité humaine. / During the last years, the use of circulating nucleic acids as diagnostic and/or prognostic tools in cancerology was widely documented. The recent development of non-invasive prenatal testing also reveals the growing interest of these biomarkers in obstetrics and gynecology. The circulating or extracellular nucleic acids have for particularity to be easily detectable in the biological fluids of the body and there are two types: (1) Cell-free DNA (cfDNA), short or long DNA fragments resulting from cellular apoptosis and/or necrosis (2) microRNAs (miRNAs), small non-coding RNA sequences, which regulate gene expression by interfering with their mRNA targets. Since it was demonstrated that cfDNA level is abnormally increased in some pathological conditions and miRNAs are involved in the regulation of several biological processes such as folliculogenesis and steroidogenesis, these two types of nucleic acids could constitute new biomarkers of interest in Assisted Reproductive Technology. In this thesis work, we quantified the cfDNA level and analysed the expression profiles of some miRNAs by quantitative PCR, in follicular fluid (FF) samples from women undergoing in vitro fertilization (IVF) procedure. We observed significant high cfDNA levels as well as specific miRNA expression profiles in FF from women with ovarian disorders (such as polycystic ovary syndrome or low ovarian reserve). Next, we investigated the potential of circulating nucleic acids as predictive biomarkers of IVF outcomes. We demonstrated that the intra-follicular cfDNA level and some miRNA expressions were significantly associated with in vitro embryo quality and the clinical pregnancy outcome. Therefore, the circulating nucleic acids offer new diagnostic and prognostic perspectives in human infertility management.

La fertilité de la vache laitière haute-productrice semble altérée par les teneurs élevées en acides gras (AG) libres du liquide folliculaire observées en début de lactation. Toutefois, les effets diffèreraient selon le type d’AG du microenvironnement de l’ovocyte. La présence d’AG monoinsaturés est associée à des ovocytes ayant un potentiel de développement embryonnaire amélioré. Cette étude visait à évaluer le transfert et l’incorporation des AG alimentaires dans les classes lipidiques du plasma et du liquide folliculaire et son impact sur la fertilité de la vache laitière. Vingt vaches Holstein ont été attribuées aléatoirement à un supplément lipidique alimentaire enrichi soit en acide palmitique (Palmit 80; 82 % 16:0; PA) ou en acide palmitoléique (huile d’argousier; 27 % 16:1 cis-9 et 28 % 16:0; POA). L’administration des traitements (200 g/jour) s’est échelonnée de 20 jours avant à 67 jours après le vêlage. Les performances ont été enregistrées et des échantillons de lait recueillis aux jours 8 à 10 ± 3, 35 à 37 ± 2 et 63 à 65 ± 2 post partum. Aux jours 46 et 67 ± 2 d post partum, les complexes ovocyte-cumulus, les cellules de la granulosa, le liquide folliculaire et des échantillons sanguins ont été prélevés. En comparaison avec PA, POA a augmenté les teneurs en 16:1 cis-9 dans les lipides estérifiés du plasma, dans la matière grasse laitière, et dans les AG libres et les esters de cholestérol du liquide folliculaire. L’expression du gène récepteur à l’insuline tendait à diminuer dans les cellules de la granulosa du groupe POA. Le supplément POA a réduit la folliculogenèse, sans toutefois influencer la compétence au développement des ovocytes. Il est possible de moduler le profil en AG du liquide folliculaire via des stratégies nutritionnelles et de potentiellement influencer le métabolisme des cellules de la granulosa et la folliculogenèse. / In high-yielding dairy cows, fertility is impaired by the increase of non-esterified fatty acid concentrations in follicular fluid during early lactation, but the effects may depend on fatty acid (FA) composition. The objective of this study was to evaluate the potential of dietary supplements enriched in specific FA to influence the FA composition of follicular fluid, and consequently fertility of early-lactation dairy cows. Twenty Holstein multiparous cows in late gestation were randomly assigned to 200 g/d of FA supplements enriched in i) palmitic acid (PA; control treatment; Palmit 80; Natu’oil Services Inc.; 82% 16:0) in the rumen or ii) palmitoleic acid (POA; Sea buckthorn oil; New Directions Aromatics Inc.; 27% cis-9 16:1, 28% 16:0, and 22% cis-9 18:1) in the abomasum. The treatment period ranged from 20 ± 5 d precalving to 67± 2 d postcalving. Performance was recorded, and milk samples collected from days 8 to 10 ± 3 (mean  SD), 35 to 37 ± 2, and 63 to 65 ± 2 postcalving. On days 46 and 67± 2 d postcalving, cumulus-oocyte complexes, granulosa cells and follicular fluid were recovered, and blood was collected. Treatment did not affect milk yield or milk fat. Compared with PA, POA increased cis-9 16:1 concentration in milk fat, in plasma esterified lipid classes, and in follicular fluid non-esterified fatty acids and cholesterol esters. Abundances of mRNA for stearoyl-CoA desaturase and perilipin 2 in granulosa cells were not different between treatments. Moreover, POA treatment tended to decrease the expression of gene encoding for insulin receptor. Treatment did not affect oocyte quality and developmental capacity, or embryo lipid metabolism, but POA altered folliculogenesis. These results suggest that dietary lipid supplements enriched in specific FA may modulate FA profile of the oocyte microenvironment, energy granulosa cell metabolism and folliculogenesis in early lactation cows.