Montréal Trigonix inc. 2018

Thèse en cotutelle : « Université Laval, Québec, Canada, Philosophiæ doctor (Ph. D.) et Université de Carthage, Tunis, Tunisie » / Depuis des décennies, l'hormone synthétisée et sécrétée naturellement par la glande pinéale appelée « mélatonine » a fait son entrée dans le monde scientifique. Les études ont montré que le rythme de sécrétion de la mélatonine dépend de la photopériode, cette dernière étant influencée par la saison. Chez les petits ruminants, la mise en veilleuse de la fonction de reproduction pour une période de l'année est désignée par la reproduction saisonnée. L'information photopériodique est traduite en termes de variation de la durée de sécrétion de la mélatonine. Chez l'espèce ovine, des études ont montré que la mélatonine régule indirectement l'axe gonadotrope en modulant la sécrétion de GnRH. Cette modulation se fait à travers les récepteurs spécifiques à la mélatonine MT1 et MT2. Cependant, il existe des variations considérables dans la densité et l'emplacement de l'expression des récepteurs de la mélatonine entre les espèces. Chez les animaux saisonniers, la mélatonine est impliquée dans la fonction ovarienne en activant des récepteurs multiples et des voies de signalisation de différents types de cellules cibles, en particulier les cellules de la thèque et de granulosa. La confirmation de la présence de cette hormone avec des quantités plus élevées au niveau du liquide folliculaire que dans le plasma a encouragé les chercheurs à tester son rôle spécifiquement au niveau du follicule ovarien. Dans un premier temps, cette thèse s'intéresse à comprendre l'effet de la mélatonine sur une culture de cellules de granulosa à travers une prédiction des principales voies de signalisation impliquées par la mélatonine dans la manipulation des signaux métaboliques au sein des follicules ovariens au stade antrale. L'objectif étant d'étudier la réponse folliculaire à la mélatonine au niveau de l'expression des gènes en utilisant l'outil de séquençage à haut débit. Nous avons constaté une image transcriptomique différente pour la culture des cellules de granulosa traitées avec de la mélatonine comparée à la culture non traitée. De plus, l'analyse des gènes différentiellement exprimés et des principales voies biologiques y étant associée nous ont démontré que cette hormone agit à travers la voie PKB/mTOR pour reprogrammer le métabolisme des cellules de granulosa afin de maintenir une lente croissance et différenciation ainsi que de prévenir l'atrésie folliculaire. Dans un second temps, cette thèse s'intéresse à la caractérisation des voies de signalisation activées, via les récepteurs spécifiques MT1 et MT2, dans la médiation de l'effet de la mélatonine au niveau des cellules de granulosa humaines. En utilisant des agonistes et des antagonistes spécifiques aux deux récepteurs, cette étude a permis de mettre en évidence un rôle clair du récepteur MT1 dans la médiation de l'effet antiproliférative de la mélatonine, via la voie PKB. Dans un troisième temps, cette thèse s'intéresse aussi à comprendre l'effet de la mélatonine à travers son récepteur MT1 sur le cycle reproductif chez les petits ruminants. Cette étude consiste à établir le lien entre les polymorphismes existants au niveau du récepteur MT1 et la saisonnalité de reproduction chez 77 brebis de deux races ovines locales en Tunisie, la Barbarine (B) et la Queue Fine de l'Ouest (QFO). Cette étude nous a permis de trouver certaines mutations au niveau du gène de récepteur à la mélatonine MT1 chez ces brebis, spécifiquement les SNPs liés au caractère saisonnier de la reproduction chez d'autres races ovines dans le monde. Les analyses statistiques nous ont prouvé que les brebis de la race B de génotype G/G et G/A qui sont les moins sensibles à la photopériode et répondent rapidement à l'effet bélier que les brebis de génotype A/A, ce qui nous laisse conclure que les brebis de la race (B) ont un anœstrus moins profond que les brebis de la race QFO. Globalement, les résultats de ces études suggèrent un aperçu global de l'action de la mélatonine au niveau des cellules de granulosa humaine tout en améliorant les connaissances sur le rôle de ses récepteurs spécifiques MT1 et MT2 ainsi que les principaux réseaux de signalisation impliqués à la suite de leur activation. Cette thèse permet de mettre en lumière les différents polymorphismes au niveau du gène de récepteur MT1 chez deux races ovines et révèle également une certaine sensibilité d'une race plus que l'autre à la photopériode. Ces résultats servent à optimiser les programmes d'amélioration génétique de reproduction et à éclaircir la réponse génomique des cellules de la granulosa humaine sur l'échelle transcriptomique. / For decades, the hormone synthesized and secreted naturally by the pineal gland called melatonin has entered the scientific world. This sleep hormone, which was discovered in 1960, has attracted the attention of researchers who have begun to explore more and more about its effects on animals. Studies have shown that the melatonin secretion rate depends on the photoperiod, which is influenced by the season. In nature, the seasonal variation in climate and food availability are important parameters in which, different animal species must adapt to survive well. In small ruminants, the dormancy of the reproductive function for a period of the year is referred to as the seasonal breeding. The photoperiod information is translated in terms of variation during the secretion of melatonin. In sheep, melatonin indirectly regulates the gonadotropic axis by modulating GnRH secretion. This modulation is done through melatonin-specific receptors MT1 and MT2. However, there are considerable variations in the density and location of melatonin receptor expression among species. In seasonal animals, melatonin is involved in ovarian function by activating multiple receptors and signaling pathways of different types of target cells, especially theca and granulosa cells. Confirmation of the higher amount of this hormone in the follicular fluid than in the plasma encouraged the researchers to test its role specifically on the ovarian follicle. First, this thesis is interested in understanding the effect of melatonin on a culture of human granulosa cells. It is also intended to predict the main signaling pathways involved with melatonin in the manipulation of metabolic signals within the antral ovarian follicles. The objective of this study is to understand the follicular response to melatonin in terms of gene expression and epigenetic adaptation while using the high-throughput sequencing tool. This relatively simple system could allow exploring the molecular mechanism that acts across generations, it allows the production of a global image of the activated pathways in the presence of melatonin. The foundation of different transcriptomic images for the culture of granulosa cells treated with melatonin than untreated culture. In addition, the analysis of differentially expressed genes and the main biological pathways associated with them showed that this hormone may act through the PKB/mTOR pathway to reprogram granulosa cell metabolism to maintain slow growth and differentiation as well as prevent follicular atresia. In the second stage, this thesis focuses on the characterization of activated signaling pathways, via specific receptors MT1 and MT2, in the mediation of the effect of melatonin in human granulosa cells. The aim was to identify which receptor is most involved in the effect of melatonin using specific agonists and antagonists to the two receptors. This study demonstrated a clear role of the MT1 receptor in mediating the antiproliferative effect of melatonin via PKB pathway by reprogramming the metabolism of human granulosa cells. To understand the effect of melatonin through its MT1 receptor on the reproductive cycle in small ruminants, the third chapter consists in establishing the link between the existing polymorphisms on MT1 receptor gene and the seasonal reproduction of 77 ewes of two local sheep breeds in Tunisia, the Barbarine and the Queue Fine de l'Ouest (QFO). This study allowed us to find certain mutations in the MT1 melatonin receptor gene in ewes of both breeds, specifically, SNPs related to the seasonality of reproduction in other sheep breeds worldwide. Statistical analyses have shown us that the Barbarine ewes with G/G and G/A genotypes are less sensitive to the photoperiod and spread rapidly to the ram effect than ewes with A/A genotype. This leads us to conclude that the Barbarine breed showed to be ready to resume reproductive activity earlier than the QFO ewes at the ram introduction. Overall, the results of these studies suggest a global overview of the melatonin action on human granulosa cells while improving our knowledge on the role of its specific MT1 and MT2 receptors as well as the main signaling networks involved following their activation. This thesis allows us to highlight the different polymorphisms at the level of the MT1 receptor gene in two Tunisian sheep breeds and reveals a certain sensitivity of one breed more than the other to the photoperiod. These results serve to optimize genetic breeding improvement programs and to clarify the genomic response of human granulosa cells on the transcriptomic scale.