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.

La mise en place de la lignée germinale au cours du développement constitue une des étapes fondamentales conditionnant la fertilité de l’individu adulte. Au cours des dernières décennies, le nombre croissant de couples consultant pour une aide médicale à la procréation a fait émerger l’hypothèse d’une altération des fonctions de reproduction chez l’Homme qui pourrait trouver son origine dans la perturbation du développement précoce. Dans l’ovaire fœtal, les cellules germinales s’orienteront vers la voie de l’ovogénèse, caractérisée entre autres par l’entrée en méiose de ces cellules. La majorité des données actuelles relatives à ces évènements sont issues du modèle murin alors que le développement de l’ovaire humain est significativement diffèrent de celui de la souris. Il est donc nécessaire d’approfondir nos connaissances du développement ovarien humain et d’identifier ses éventuelles perturbations. L’objectif de mon travail a été de mettre au point un outil d’étude du développement ovarien et d’identifier de nouvelles voies impliquées dans la régulation de l’entrée en méiose des cellules germinales fœtales humaines et leurs perturbations éventuelles.Nous avons mis au point un nouveau modèle de xénogreffe d’ovaires fœtaux humains du premier trimestre de gestation (au moment de l’apparition des premières cellules méiotiques). Ce modèle nous a permis d’observer un développement de l’organe et une différenciation des cellules germinales similaires à ceux observés in vivo. Ce modèle permettra des travaux à des âges auxquels le matériel d’étude est peu accessible. En couplant ce modèle de xénogreffe à une stratégie d’ARN-interférence, il nous a été possible d’inhiber l’expression d’un gène spécifiquement exprimé dans les cellules germinales ovariennes, DMRTA2, et de mettre en évidence un potentiel rôle de ce gène dans leur différenciation pré-méiotique. Nous avons observé une diminution du nombre de cellules ayant initié la méiose après inhibition de l’expression de ce gène. Par ailleurs, nous avons également identifié la présence dans l’ovaire fœtal de nombreux marqueurs décrits comme testiculaires chez la souris (PLZF, DNMT3L, FGF9, NANOS2 ou CYP26B1). L’expression de ces marqueurs pourrait expliquer la présence de cellules mitotiques tardives dans l’ovaire fœtal humain que nous avons pu observer jusqu’à 30 semaines de gestation. En parallèle de ces travaux, nous avons testé la sensibilité des cellules germinales à la dexaméthasone, glucocorticoïde pouvant être administré au cours de la grossesse. Il a été observé une augmentation de l’expression de PLZF, gène cible de l’activation des récepteurs aux glucocorticoïdes, pouvant expliquer la diminution du nombre de cellules germinales.En conclusion, ce travail de thèse a permis d’identifier un nouveau gène potentiellement régulateur de la transition mitose/méiose dans l’ovaire humain, et d’affiner nos connaissances sur le développement de l’ovaire humain et l’entrée en méiose des cellules germinales. Toutefois, de nombreuses questions restent posées ainsi de futures études devront clarifier si les cellules germinales mitotiques observées à des stades tardifs sont capables de se différencier en ovocytes compétents. / Woman fertility is partially dictated by the set up of the human female germ line. During the last ten years, which saw an increased number of couples consulting for assisted reproductive cares, the hypothesis of an early alteration in reproduction functions has emerged.In the fetal ovary, germ cells enter the path of oogenesis differentiation characterized by meiotic initiation. On this subject, vast majority of the scientific data are obtained from the mouse model, even if differences with human ovarian physiology are widely acknowledged. Therefore it is necessary to extend our knowledge on human ovarian development and identify its perturbations. The objective of my work was to assess a new model to study ovarian growth, studying regulation of meiotic entry and perturbation of germ line differentiation.We sat up a new xenograft model of early human fetal ovaries, when very early meiotic germ cells appear. Organ growth and germ cells differentiation were comparable with in vivo observations. Using this model with an RNA-interference strategy, we inhibited the expression of an oogonia germ cell gene, DMRTA2. This inhibition conducted to a significantly reduced number of germ cells gene that initiated meiosis and DMRTA2 seemed to be required for mitotic-meiotic transition. In another hand, we identified, in the ovary, the expression of germ cells markers described as specifically male in rodent (PLZF, DNMT3L, FGF9, NANOS2 ou CYP26B1). The expression of these markers in the human ovary could explain the observation of mitotic germ cells in late fetal ovaries (30 wpf).In parallel, we tested germ cells sensibility to a synthetic glucocorticoid, dexamethasone, administrated during pregnancy in some justified pathologies. We observed an increased expression of PLZF that could explain the decreased number of germ cells observed in treated ovaries.In conclusion, we identified a new gene expressed in human fetal ovaries, potentially involved in the meiotic entry, and we extended our knowledge to characterized human germ line development. However, many points have to be clarified, as the possible competence of late mitotic germ cells to form oocytes.

L'ovaire est au cœur de la physiologie de la reproduction féminine. Il est à la fois à l'origine des ovocytes nécessaires à la fécondation et acteur des régulations endocrines du système reproducteur. Les ovocytes de l'ovaire fœtal sont groupés en amas bordés de cellules somatiques et d'une membrane basale, formant les cordons ovariens. Ces cordons ovariens se fragmentent pour former les follicules ovariens: un ovocyte bordé de cellules somatiques et d'une membrane basale. Cette fragmentation se déroule sur une courte période (/in utero/ chez la femme et juste après la naissance chez les rongeurs) et fait intervenir une vague de mort cellulaire programmée touchant les ovocytes pendant leur méiose et un remodelage de la membrane basale. La formation des follicules est une période cruciale du développement ovarien puisque le stock de follicules formés à l'issue de ce processus est non renouvelable. Son altération peut donc être à l'origine de troubles de la fonction de reproduction chez le futur adulte. Il existe une fragile homéostasie œstrogénique en place au moment de la formation folliculaire: chez la femme, l'ovaire se développe /in utero/, sous l'influence des œstrogènes circulants maternels et la production ovarienne fœtale. Chez les rongeurs, les follicules se forment lors de la levée de l'imprégnation hormonale maternelle au moment de la naissance. Nous avons souhaité comprendre comment le 17b-œstradiol (E2), œstrogène endogène, pouvait contribuer à la mise en place des follicules. Pour cela, des rattes Sprague-Dawley ont été traitées pendant la période de formation des follicules avec de l'E2 à différentes doses entre 0.01 et 10 µg/jour. Nos travaux démontrent que le traitement de rattes par des œstrogènes entre leur naissance et 3 jours induit une réduction dose-dépendante de leur nombre d'ovocytes. Bien que le traitement entrave le développement normal du système de détoxication hépatique et ovarien, l'animal est capable d'accroître ses capacités d'élimination des œstrogènes. Ces capacités sont toutefois insuffisantes pour bloquer les effets du traitement. Quelle que soit la dose d'E2 utilisée (0.1 ou 10 µg/jour), la puberté est plus précoce chez les femelles exposées mais toutes sont fertiles, au moins transitoirement. Cependant le traitement induit une dégradation rapide des capacités reproductives. L'E2 modifie la dynamique folliculaire chez l'adulte, longtemps après l'arrêt du traitement. Si une forte dose d'E2 réduit la survie des ovocytes lors de la formation des follicules et conduit à une infertilité secondaire due à un dysfonctionnement général du tractus reproducteur, une dose faible n'affecte pas la survie des ovocytes à court terme mais conduit à une sénescence reproductive précoce vraisemblablement d'origine ovarienne. L'origine de ces troubles pourrait résider dans les effets précoces de l'exposition à E2 : cette molécule altère le transcriptome ovarien et induit de nombreuses lésions de l'ADN des cellules ovariennes.

Résumé L’approvisionnement en cholestérol est un facteur limitant la stéroïdogenèse ovarienne. Pour cette raison, la majorité du cholestérol requis pour la synthèse des stéroïdes est importé de la circulation via les récepteurs des lipoprotéines de haute (HDL) et de basse densité (LDL) nommés scavenger receptor (SR-BI) et low-density lipoprotein receptor (LDLr). L’ARN messager de SR-BI est exprimé dans les ovaires de porcs durant toutes les étapes de la folliculogenèse ainsi que dans le corps jaune (CL). L’expression de la protéine SR-BI a également été détectée dans les follicules de souris lors du cycle œstral. Chez les deux espèces, l’expression est concentrée dans le cytoplasme et en périphérie des cellules du follicule. Les gonadotrophines induisent l'expression de SR-BI dans les cellules de la granulosa porcines, avec une expression cytoplasmique qui augmente durant la période périovulatoire, et avec une migration aux périphéries cellulaires durant la maturation du CL. Une conformation de 82 kDa de SR-BI est fortement exprimée dans le CL porcin, avec une conformation moins abondante de 57 kDa. Les différences entre les conformations sont attribuables à la glycosylation. La culture in vitro de follicules porcins avec des gonatrophines chorioniques humaines (hCG) a induit une hausse de régulation dépendante du temps du SR-BI de 82 kDa dans les cellules du granulosa. SR-BI et LDLr ont été exprimés réciproquement, avec LDLr étant le plus élévé dans les cellules folliculaires du granulosa et diminuant précipitamment avec la formation du CL. Pour explorer plus en détail les mécanismes d’approvisionnement en cholestérol de la stéroïdogenèse ovarienne, nous avons examiné des souris soumis à un traitement de désaccouplement de l'ovulation, et des souris portant la mutation nulle du gène Scarb1 (SR-BI-/-). Les résultats ont démontré que des ovocytes enfermés dans des structures lutéinisées expriment SR-BI. Les souris SR-BI-/ - présentaient de petits CLs, et de large follicules avec des cellules de thèque hypertrophiées et des kystes folliculaires avec des cavités remplies de sang et une diminution de 50% du niveau de progestérone dans le sérum. Les souris SR-BI-/ - traitées avec une combinaison de 20 g / g de mevinoline et 100  g / g de chloroquine ont démontré une diminution de 43% du niveau de progestérone sérique chez le type sauvage et de 30% chez les souris SR-BI-/ -. L’expression protéique de l’enzyme limitant pour la synthèse du cholestérol, 3-hydroxy-3-methyl-glutaryl-CoA reductase (HMGR), a augmenté chez les souris SR-BI-/-. Nous avons présenté des preuves démontrant que les cellules des follicules expriment le SR-BI durant la stéroïdogenèse et que la lutéinisation augmente l’expression de SR-BI. La maturation post-transcriptionelle est caractérisée par la glycosylation. Sous des conditions normales, l’expression de LDLr est arrêtée durant la lutéinisation. Ainsi SR-BI devient le facteur principal pour l’importation du cholestérol extracellulaire. En plus, la perturbation extracellulaire du cholestérol synthétisé de novo et l’absorption par les LDLr chez les souris SR-BI-/- diminuent la fonction lutéal. L’homéostasie du cholestérol ovarien est très importante pour une lutéinisation adéquate et sa perturbation mène à une réduction, mais non à un blocage complet, de la fonction lutéal. En conclusion, l’expression de SR-BI est un facteur important, mais non essentiel, pour maintenir l’homéostasie du cholestérol ovarien et la synthèse des stéroïdes, et la lutéinisation. Un réseau de mécanismes complémentaires et compensatoires d’approvisionnement en cholestérol agit en concert pour assurer la synthèse des stéroïdes ovariens. / Abstract Ovarian cholesterol supply is rate limiting to ovarian steroidogenesis. For this reason, the majority of cholesterol required for steroid synthesis is imported via scavenger receptor-BI (SR-BI) and the low-density lipoprotein (LDL) receptor from circulating HDL and LDL. SR-BI mRNA is expressed in pig ovaries at all stages of folliculogenesis and in the corpus luteum (CL). SR-BI protein expression in mouse ovary during estrous cycle was also detected. In both species, expression is concentrated in cytoplasm and periphery of follicular cells. Gonadotropins induce SR-BI expression in pig granulosa cells, with cytoplasmic expression increasing through the periovulatory period, with migration to the cell periphery as the CL matured. An 82-kDa form of SR-BI is strongly expressed in the pig CL, with the less abundant 57-kDa form, differences between forms are attributable to glycosylation. In vitro culture of pig follicles with human chorionic gonadotropin (hCG) induced time-dependent upregulation of 82-kDa SR-BI in granulosa cells. SR-BI and LDL receptor were reciprocally expressed, with the latter highest in follicular granulosa cells, declining precipitously with CL formation. To further explore mechanisms of cholesterol supply to ovarian steroidogenesis, we examined mice treated to uncouple ovulation and mice bearing null mutation of the Scarb1 gene (SR-BI-/-). Results show entrapped oocytes in luteinized structures expressed SR-BI. SR-BI-/- mice displayed small corpora lutea, large follicles with theca cells hypertrophied, follicular cysts with blood filled cavities and 50% decreased in plasma progesterone. In SR-BI-/- mice, treatment with a combination of 20 g/g of mevinolin and 100 g/g of chloroquine (CHLORO) was employed to disturbed cholesterol sources. Serum progesterone was reduced by 43% in wild type and 30% in SR-BI-/- mice. The protein expression of the rate-limiting enzyme for cholesterol synthesis, 3-hydroxy-3-methyl-glutaryl-CoA reductase (HMGR) increased in SR-BI-/- mice. It was concluded that follicular cells express SR-BI during follicle development and luteinization causes upregulation of SR-BI expression. Posttranslational maturation is characterized by glycosylation. Under normal conditions expression of the LDLr (low density lipoprotein recepors) is extinguished during luteinization such that SR-BI becomes the principal means of importation of extracellular cholesterol. Further, perturbation of cholesterol de novo synthesis and uptake from LDLr in SR-BI-/- mice leads to a reduction of luteal function. Ovarian cholesterol homeostasis is central to adequate luteinization, and its perturbation leads to reduction, but not to complete impairment, of luteal function. We conclude that SR-BI expression is an important but not essential factor in maintaining ovarian cholesterol homeostasis, steroid synthesis and luteinization. A network of complementary and compensatory cholesterol supply mechanisms act in concert to assure ovarian steroid synthesis. / Studies were funded by Colegio de Postgraduados, México. CONACyT, México. SRE, México. Ministère de l’Éducation du Québec, University of Montreal and an Operating Grant to B.D. Murphy from the Canadian Institutes of Health Research.

Le cancer de l’ovaire est un cancer ayant un taux de décès particulièrement élevé. Les patientes répondent habituellement bien aux traitements chimiothérapeutiques mais la majorité connaîtront une rechute. Plusieurs mécanismes ont été identifiés comme partiellement responsables du développement de la résistance clinique à la chimiothérapie, dont la réparation plus efficace de l’ADN par la réparation par excision de nucléotides (NER). L'un des agents communément utilisés pour traiter ce cancer est le cisplatine, qui induit des dommages à l'ADN réparés par le NER. Une étude précédente de notre laboratoire a démontré qu'une déficience uniquement en phase S de la réparation par le NER peut se produire. Cette déficience est aussi dépendante de la kinase ATR. Nous avons choisi de déterminer si cette déficience est présente dans certains cas de cancer de l’ovaire et si cette déficience joue un rôle sur la résistance à la chimiothérapie. Nos objectifs sont donc : (i) vérifier la présence de cette déficience dans diverses lignées isolées du cancer de l’ovaire ; (ii) vérifier si le traitement chimiothérapeutique par des agents à base de platine peut favoriser la survie de cellules ayant une meilleure capacité de réparation par le NER; (iii) mesurer la sensibilité de ces lignées au cisplatine et vérifier si ceci corrèle avec leur capacité de réparation par le NER en phase S; (iv) déterminer si cette déficience est causée par la kinase ATR dans ces lignées. Nous avons déterminé qu’une déficience importante de la réparation par le GG-NER en phase S est présente dans de nombreuses lignées. De plus, des lignées isolées d’une même patiente pré-chimiothérapie et post-chimiothérapie montrent une augmentation significative de leur capacité de réparation par le GG-NER en phase S, suggérant un rôle de ce processus dans la résistance à la chimiothérapie. Nous avons aussi démontré qu’il y a une corrélation entre la capacité de réparation en phase S par le GG-NER et la sensibilité des lignées au cisplatine. Toutefois, nos résultats suggèrent que cette déficience n’est pas causée par ATR dans ces lignées puisque la phosphorylation de H2AX en réponse aux UV est similaire dans toutes les lignées. En plus d’un important apport fondamental, cette étude permettra d’étudier un potentiel mécanisme de résistance aux traitements chimiothérapeutiques dans le cancer de l’ovaire humain. / Ovarian cancer is one of the most lethal cancers. Patients usually respond very well to chemotherapy but most will eventually relapse. Many molecular processes have already been shown to influence chemotherapy resistance, including more efficient DNA repair by nucleotide excision repair. One commonly used drug for the treatment of ovarian cancer is cisplatin, a drug inducing lesions on DNA that can be repaired by NER. A previous study in our lab has shown that NER can be deficient specifically in S-phase. This effect is dependent on the kinase ATR. Thus, we chose to explore the possibility that this deficiency has an impact on resistance to cisplatin. Our objectives are: (i) to study the repair profile by NER in S-phase in ovarian cancer cell lines; (ii) to test if chemotherapeutic treatment can modulate nucleotide excision repair in cell lines by selecting cells that repair damage by NER more efficiently; (iii) to measure the sensitivity of these cell lines to cisplatin; (iv) to test if this deficiency can be attributed to ATR signalling. We show in this study that many ovarian cancer cell lines have an important defect in GG-NER specifically in S-phase. Pairs of cell lines that were isolated before and after chemotherapeutic treatment show an increase in their GG-NER efficiency in S-phase, suggesting a role for this enzymatic process in chemotherapy resistance. Also, we have found a correlation between the efficiency of GG-NER in S-phase and the sensitivity to cisplatin in the cell lines used in our study. However, the defect in GG-NER in S-phase in these ovarian cancer cell lines doesn’t seem to be due to ATR because the phosphorylation of H2AX in response to UV is equivalent between the different cell lines. This study will have an impact on our understanding of the fundamental aspects of DNA repair but could also provide insights on a potential novel mechanism of resistance to chemotherapy.

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.

Le cancer ovarien est la 1ère cause de décès par cancer gynécologique. A ce jour, le traitement le plus efficace consiste en une exérèse la plus complète possible de la tumeur associée à une chimiothérapie à base de sel de platine et de taxanes. Cependant, la survie globale des patientes à 5 ans reste faible (environ 40%), due à un fort taux de récidive et au développement d'une résistance aux traitements. Les interactions entre les cellules tumorales ovariennes (CTO) et le microenvironnement semblent être impliquées dans la progression de la maladie et l'acquisition de cette chimiorésistance. Parmi les cellules du microenvironnement tumoral, nous avons pu isoler des cellules stromales mésenchymateuses (MSC) à partir de biopsies de carcinome ovarien. Ces MSC associées au cancer (CA-MSC) ont la capacité d'induire une résistance des CTO au traitement par carboplatine. Afin de mieux comprendre les mécanismes conduisant des MSC à sécréter des facteurs pro-tumoraux, dans un contexte de cancer ovarien, nous avons mis en place un modèle à partir de MSC issues de donneurs ne présentant pas de cancer. Nous avons observé que la présence d'un environnement tumoral ovarien modifie le phénotype de MSC de moelle osseuse (BM-MSC) physiologiques, en entrainant notamment la sécrétion par ces CA-MSC " induites " de facteurs chimioprotecteurs pour les CTO. Parmi les facteurs sécrétés, nous avons identifié des chimiokines telles que CXCL1, CXCL2 et IL-8 comme des cibles thérapeutiques intéressantes pour lutter contre la résistance à la chimiothérapie. En effet, les CA-MSC et les CA-MSC " induites " sécrètent plus de CXCL1, CXCL2 et d'IL-8 que les BM-MSC. En outre, l'inhibition des récepteurs de ces chimiokines (CXCR1 et CXCR2) sensibilise les CTO au carboplatine, même en présence des sécrétions des CA-MSC et des CA-MSC " induites ". Ces expériences in vitro ont été confirmées in vivo dans un modèle expérimental murin. En effet, la co-injection à des souris immunodéprimées de MSC avec des CTO humaines entraine une protection des CTO vis-à-vis du carboplatine comparée à l'injection de CTO seules. Le co-traitement avec un inhibiteur de CXCR1 et de CXCR2 a permis de sensibiliser les CTO au carboplatine et d'empêcher la chimiorésistance induite par les MSC. En effectuant une étude rétrospective évaluant la concentration de ces chimiokines au moment du diagnostic, nous avons confirmé que les patientes qui seront a posteriori " résistantes " au carboplatine ont une concentration sérique de ces chimiokines qui est plus élevées que les patientes du groupe " sensibles " au carboplatine. Outre leur rôle direct dans l'acquisition de la chimiorésistance, les chimiokines comme CXCL1, CXCL2 et IL-8 peuvent être impliquées dans la régulation du système immunitaire. Nous avons montré que les CA-MSC étaient capables de modifier le phénotype des macrophages vers un phénotype M2 décrit comme pro-tumoral. En effet, ces macrophages ainsi polarisés ont un pouvoir cytotoxique dirigé contre les CTO inférieur aux macrophages non stimulés. L'ajout d'un inhibiteur de CXCR1 et de CXCR2 restaure le pouvoir cytotoxique initial des macrophages, même en présence des sécrétions des CA-MSC. Ainsi nos travaux suggèrent que les CA-MSC pourraient provenir de MSC physiologiques qui, au contact d'un environnement tumoral ovarien, vont acquérir un phénotype capable d'induire la sécrétion de facteurs chimioprotecteurs pour les CTO et de polariser les macrophages vers un phénotype moins cytotoxique pour les CTO. Ces deux phénomènes pro-tumoraux peuvent être inhibés par l'utilisation d'un inhibiteur des récepteurs de CXCR1 et de CXCR2. Ainsi ces récepteurs des chimiokines, semblent être des cibles thérapeutiques intéressantes afin de sensibiliser les CTO au carboplatine et traiter plus efficacement la tumeur. Ceci pourrait permettre d'éviter les récidives des cancers ovariens qui sont, à l'heure actuelle, observées chez plus de 70% des patientes. / Ovarian cancer is the leading cause of gynecological cancer death. To date, the most effective treatment consists of the complete excision of the tumor associated with chemotherapy based on platinum salts and taxanes. However, the 5-year overall survival remains low (close to 40%) due to a high rate of recurrence and development of resistance to treatments. Disease progression and the acquisition of this chemoresistance seem to be due to interactions between ovarian tumor cells (OTC) and the microenvironment. Amidst the cells of the tumor microenvironment, we were able to isolate mesenchymal stromal cells (MSC) from tumor biopsies of patients with ovarian adenocarcinoma. These cancer-associated MSC (CA-MSC) have the ability to induce resistance to carboplatin in OTC. In order to understand the mechanisms leading to the secretion of pro-tumoral factors by the CA-MSC in the context of ovarian cancer, we have developed a model based on the in vitro MSC culture of from healthy donors in tumor conditioning media. We have observed that an ovarian tumor environment modifies the physiological phenotype of bone marrow MSC (BM-MSC), leading in particular to the secretion by these "induced" CA-MSC of chemoprotective factors for OTC. Among these secreted factors, we have identified chemokines such as CXCL1, CXCL2 and IL-8 as therapeutic targets in order to control drug resistance. In fact, CA-MSC and "induced" CA-MSC secrete more CXCL1, CXCL2 and IL-8 than BM-MSC and the use of an inhibitor of their receptors (CXCR1 and CXCR2) sensitized OTC to carboplatin even in the presence of CA-MSC and " induced " CA-MSC secretions. These in vitro experiments have been confirmed in an experimental mouse model in vivo. Indeed, the co-injection of MSC with OTC yielded a greater protection of OTC to carboplatin compared with the OTC injection alone. Co-treatment with a CXCR1 and CXCR2 inhibitor resulted in sensitization of OTC to carboplatin and prevention of MSC-induced chemoresistance. We conducted a retrospective study evaluating the concentration of these chemokines at the time of diagnosis. We thus showed that patients who are a posteriori "resistant" to carboplatin have a higher concentration of chemokines than patients belong to the "sensitive" group to carboplatin. In addition to their direct role concerning the acquisition of chemoresistance, chemokines such as CXCL1, CXCL2 and IL-8 may be involved in the immune system regulation. In this context, we showed that CA-MSC were able to modify the phenotype of macrophages into a M2 phenotype described in literature to have a pro-tumoral activity. Indeed, these polarized macrophages present a lower cytotoxic capacity against OTC than unstimulated macrophages. CXCR1 and CXCR2 inhibitor restores the initial cytotoxic activity of macrophages even in the presence of CA-MSC secretions. Thus, our work suggests that CA-MSC could originate from physiological MSC which, in contact with an ovarian tumor environment, acquire a phenotype capable of inducing the secretion of chemoprotective factors for CTO and of polarizing macrophages into a less cytotoxic phenotype for OTC. These two pro-tumoral mechanisms can be inhibited by the use of CXCR1 and CXCR2 receptor inhibitors emphasizing the role of these chemokines in the development of a chemoresistance and showing how important is to go further is this study. Finally, these chemokines receptors seem to be therapeutic targets in order to sensitize OTC to carboplatin and to potentialize actual treatments. This could prevent the recurrence of ovarian cancers that are presently observed in more than 70% of patients.

L'ovaire est au cœur de la physiologie de la reproduction féminine. Il est à la fois à l'origine des ovocytes nécessaires à la fécondation et acteur des régulations endocrines du système reproducteur. Les ovocytes de l'ovaire fœtal sont groupés en amas bordés de cellules somatiques et d'une membrane basale, formant les cordons ovariens. Ces cordons ovariens se fragmentent pour former les follicules ovariens: un ovocyte bordé de cellules somatiques et d'une membrane basale. Cette fragmentation se déroule sur une courte période (/in utero/ chez la femme et juste après la naissance chez les rongeurs) et fait intervenir une vague de mort cellulaire programmée touchant les ovocytes pendant leur méiose et un remodelage de la membrane basale. La formation des follicules est une période cruciale du développement ovarien puisque le stock de follicules formés à l'issue de ce processus est non renouvelable. Son altération peut donc être à l'origine de troubles de la fonction de reproduction chez le futur adulte. Il existe une fragile homéostasie œstrogénique en place au moment de la formation folliculaire: chez la femme, l'ovaire se développe /in utero/, sous l'influence des œstrogènes circulants maternels et la production ovarienne fœtale. Chez les rongeurs, les follicules se forment lors de la levée de l'imprégnation hormonale maternelle au moment de la naissance. Nous avons souhaité comprendre comment le 17b-œstradiol (E2), œstrogène endogène, pouvait contribuer à la mise en place des follicules. Pour cela, des rattes Sprague-Dawley ont été traitées pendant la période de formation des follicules avec de l'E2 à différentes doses entre 0.01 et 10 µg/jour. Nos travaux démontrent que le traitement de rattes par des œstrogènes entre leur naissance et 3 jours induit une réduction dose-dépendante de leur nombre d'ovocytes. Bien que le traitement entrave le développement normal du système de détoxication hépatique et ovarien, l'animal est capable d'accroître ses capacités d'élimination des œstrogènes. Ces capacités sont toutefois insuffisantes pour bloquer les effets du traitement. Quelle que soit la dose d'E2 utilisée (0.1 ou 10 µg/jour), la puberté est plus précoce chez les femelles exposées mais toutes sont fertiles, au moins transitoirement. Cependant le traitement induit une dégradation rapide des capacités reproductives. L'E2 modifie la dynamique folliculaire chez l'adulte, longtemps après l'arrêt du traitement. Si une forte dose d'E2 réduit la survie des ovocytes lors de la formation des follicules et conduit à une infertilité secondaire due à un dysfonctionnement général du tractus reproducteur, une dose faible n'affecte pas la survie des ovocytes à court terme mais conduit à une sénescence reproductive précoce vraisemblablement d'origine ovarienne. L'origine de ces troubles pourrait résider dans les effets précoces de l'exposition à E2 : cette molécule altère le transcriptome ovarien et induit de nombreuses lésions de l'ADN des cellules ovariennes. / The ovary is not solely the unique source of oocytes necessary for fertilization but also a crucial conductor of endocrine regulations of the reproductive system. In the fetal ovary, oocytes grouped in clusters are surrounded by somatic pre-granulosa cells, altogether delineated by a basement membrane and constituting ovarian cords. The formation of the definitive ovarian functional units requires their fragmentation into follicles formed by a single oocyte surrounded by granulosa cells and delineated by a basement membrane. This partitioning occurs within a tiny period and is dependent on the correct timing of the meiotic process, on an apoptotic wave that specifically targets oocytes and the remodelling of the basement membrane. Follicle formation is a crucial event of ovarian development because the follicle stock formed at the end of this process is non-renewable. Therefore, any disturbance of this process can lead to reproductive abnormalities in adulthood. Recent data on endocrine disruptors displaying estrogenic activity have involved the fragile estrogenic homeostasis in the process. We aimed at better understanding how the endogen estrogen 17b-estradiol (E2) contributes to follicle formation. To assess it, Sprague-Dawley rats were treated with E2 at different doses during follicle formation, /i.e./ in the 3 days following birth. We show that although this treatment impairs the development of the hepatic and ovarian detoxification systems, the female neonate is able to increase its estrogen clearance capabilities. Nevertheless, E2 treatment within this critical period triggers a dose-dependent decrease of oocyte number per ovary. Regardless of the E2 dose, puberty is advanced. All treated females are at least transiently fertile, yet these reproductive capabilities rapidly decline. A high (10 µg/day) dose of E2 leads to a secondary infertility characterized by anovulation that probably result from a dysfunction of the whole reproductive tract. By contrast, a lower (0.1 µg/day) dose of E2, that does not significantly modify neonatal oocyte survival, leads to a progressive reproductive senescence likely due to ovarian failure. Long-term troubles may originate from precocious E2 impact on the ovary since it disturbs ovarian transcriptome and produces many lesions on ovarian cell DNA.

De nos jours, la cryoconservation est une technique très largement utilisée dans les protocoles d’assistance à la reproduction ou comme outil pour la sauvegarde des ressources génétiques. Toutefois, la chienne est un modèle animal complexe pour l’application des biotechnologies de la reproduction du fait de ses nombreuses singularités anatomiques et physiologiques. L’objectif de notre travail était d’étudier et de développer une méthode de cryoconservation des ressources génétiques chez la chienne par le biais de deux types de ressources : les embryons et le tissu ovarien. Après avoir mis au point une méthode de collecte d’embryons, nous nous sommes appliqués à la constitution d’un stock d’embryons cryoconservés en prévision d’un transfert embryonnaire. L’étude et le développement d’un protocole de cryoconservation du tissu ovarien ont été abordés après avoir adapté et validé nos méthodes d’analyses in vitro. L’utilisation de plans d’expériences factoriels fractionnaires a permis de mettre en évidence les facteurs les plus influents sur la qualité de la réserve folliculaire (nature du cryoprotecteur pénétrant, cinétique de congélation, étapes d’équilibration) et de proposer un protocole de cryoconservation. La combinaison du DMSO incorporé en un seul bain d’équilibration avec une vitesse de congélation de 0,3°C/min est apparue comme la combinaison la plus appropriée à la cryoconservation de tissu ovarien chez la chienne et a permis d’observer, après xénogreffe de tissu ovarien cryoconservé, une reprise de la croissance folliculaire et de l’activité hormonale du tissu greffé / Nowadays, cryopreservation is widely used in animal assisted reproduction or safeguarding of genetic resources. Nevertheless, the bitch is a complex animal model concerning the use of this biotechnology, due to numerous anatomical and physiological peculiarities. The aim of our research work was to investigate and develop a method of cryopreservation of genetic resources in the bitch by exploring two kinds of resources: embryos and ovarian tissue. After the setting up of a method for embryo collection, we have built up a stock of cryopreserved embryo for subsequent embryo transfer. After a preliminary validation of our in vitro assessment methods, the investigation and development of a cryopreservation protocol has been conducted. The use of fractional experimental design allowed us to highlight the main factors affecting the follicular pool quality (CPA nature, freezing rate and equilibration steps). The combination of DMSO incorporated in a unique equilibration bath with a freezing rate of 0.3°C/min appeared to be suitable for the cryopreservation of bitch ovarian tissue. Finally, Follicular growth and hormonal activity resumption have been observed after xenotransplantation of cryopreserved bitch ovarian tissue

Les traitements anticancéreux utilisés sur la femme jeune conduisent de plus en plus à laguérison, au prix d’une altération de la fertilité par atteinte significative de la réserveovarienne. Ces patientes à risque d’atrésie folliculaire accélérée peuvent bénéficier d’une sauvegarde de leur fertilité, le plus souvent par techniques conventionnelles d’assistance médicale à la procréation, permettant la conservation d’ovocytes et/ou d’embryons. Cependant, ces techniques ne sont pas adaptées aux patientes pré-pubères ou à celles porteuses de pathologies imposant un traitement immédiat ou contrindiquant unestimulation hormonale. Chez ces patientes, la cryoconservation du tissu ovarien est indiquée. A ce jour, au moins 18 enfants sont nés après greffes avasculaires de fragments ovariens cryoconservés, mais ces greffes ont une durée de vie limitée par souffrance ischémique initiale et comportent un risque de réimplantation de cellules malignes. La transplantation micro-vasculaire d’ovaire entier a été proposée pour palier la souffrance ischémique, tandis que l’isolation des follicules primordiaux éviterait la récidive néoplasique induite par la greffe .Dans ce travail scientifique, nous nous sommes d'abord intéressés à l'isolation des follicules primordiaux humains. Par un modèle de xénogreffe, nous avons établi que ces follicules isolés et greffés dans un caillot de fibrine pouvaient poursuivre leur développement jusqu'austade antral. Ces travaux ont été précurseurs aux progrès récents sur la culture in vitro defollicules primordiaux encapsulés. Dans la suite du travail, nous avons contribué à l'étude de la vitrification d'ovaire entier de brebis avec son pédicule vasculaire. Nous avons ainsi établi l'altération de la viabilité dupédicule vasculaire de ces organes entiers vitrifiés, alors que des études thermodynamiques préalables prouvaient que ces pédicules vasculaires étaient bien vitrifiés. Des phénomènes de cristallisation étant survenus au réchauffement de ces organes, avec pour point de départ la zone péri-ovarienne, nous nous sommes intéressés à l'exposition deces ovaires lorsqu'ils sont perfusés par les cryoprotecteurs. Nous avons montré que la perfusion d'ovaires s'accompagne de zones non exposées dans plus de 50% des ovaires perfusés, d'autant plus que l'expérimentateur est novice, que la surface de la tranche ovarienne est petite et qu'il existe un corps jaune visible. Ces zones incomplètement exposées seraient donc responsables de cristallisation lors de la vitrification de l'organe, catalysant une prise en glace globale de l'organe lors du réchauffement. Le problème serait donc plus dans une exposition incomplète aux cryoprotecteurs que dans la nature même de ces cryoprotecteurs. L'équipe lyonnaise avait déjà rapporté l'absence d'efficacité du protocole de vitrification utilisant le cryoprotecteur « VS4 » dans le rétablissement de la fertilité de brebis. Nous avons confirmé que l'utilisation du cryoprotecteur « VM3 » (vitrifiant de manière plus performanteque « VS4 »), ne permettait pas non plus le rétablissement de la fertilité après autotransplantation d'ovaires vitrifiés à la brebis. En revanche, nous avons obtenu une gestation après auto-transplantation d'ovaire de brebis cryoconservé par congélation lente, ce qui est le deuxième cas rapporté au monde. Nos résultats suggèrent que cette vitrification incomplète due à une mauvaise exposition des ovaires est l'un des principaux obstacles à la conservation de la fertilité par vitrification d'ovaire entier avec son pédicule vasculaire. / Anticancer treatments used in young women more and more lead to recovery, but with fertility disturbance due to ovarian reserve insults. These women at risk of accelerated follicle atresia can safe guard there fertility. Most of the time, it is performed with conventional Assisted Reproductive Techniques, allowing ovocytes or embryos banking. However these treatments are available neither for girls before puberty, nor when thedisease requires emergency treatments, nor for hormone dependant disease. In these cases, ovarian tissue cryobanking is indicated. To date, at least 18 babies have been born after cryopreservation and replacement of ovarian cortical strips but these grafts have a short lifespan due to initial ischemic damages and can reintroduce cancer cells on a cured woman. To control ischemic damage, cryopreservation of whole ovaries with their vascular pedicle has been proposed where as isolation of early follicles could manage the cancer reintroduction risk. In this scientific work, we first focused on isolation of early follicles. Using a xenograft model to mice with plasma clot as a vehicle, we showed that human isolated follicles can pursuit their development up to antral stage. This work motivates further progress in in-vitro cultureof encapsulates early follicles. In the second part of this work, we contributed to knowledge on vitrification of whole eweovaries with their vascular pedicle. We thus established impaired vascular viability of whole“VS4” vitrified ovaries, whereas previous calorimetric studies founded these vascular pedicles to be completely vitrified. As warming phase crystallization happened, starting from the area surrounding the ovary, we focused on the ovarian exposition when it is perused with cryoprotectors. We showed that unexposed parts are present in more than 50% of perfused ovaries, as much as the slide surface is small, a corpus luteum is present and the experimenter is inexperienced. These unexposed zones could be responsible for focal freezing during vitrification, these frozen focicatalyzing the whole organ ice crystallization during the warming phase. Hence, whole ovary vitrification failure could be due to improper cryoprotectors exposition of the organ ratherthan the inability of these cryoprotectors to promote proper tissue vitrification.Our team already failed to preserve fertility with “VS4” vitrified ewe ovaries. Neither were we able to preserve fertility with “VM3” vitrified ewe ovaries (this last cryoprotector being amore potent vitrificant solution than “VS4”), suggesting that vitrification is an inappropriate way to cryopreserve whole ewe ovaries for fertility purpose. On the other hand, we obtained a gestation after transplantation of slow frozen ewe ovaries. This gestation is the second reported worldwide. Our results suggest that vitrification of whole ovaries is impaired by improper cryoprotector exposition of ovaries through perfusion route.