Le testicule des mammifères possède deux fonctions majeures : la production des spermatozoïdes et la synthèse des androgènes. Le maintien et la régulation de cette fonction sont sous le contrôle des facteurs endocrines et paracrines, mais sont aussi liés à l’homéostasie des lipides, notamment le cholestérol. Les récepteurs nucléaires des oxystérols (LXRs) sont des facteurs de transcription appartenant à la superfamille des récepteurs nucléaires. Les LXRs sont exprimés dans le tractus génital mâle et les testicules et leurs ligands y sont présents à des concentrations physiologiquement actives. Dans ces organes, ces récepteurs régulent l’homéostasie du cholestérol, un précurseur indispensable pour la synthèse des stéroïdes testiculaires. Ils contrôlent aussi les différentes étapes de la stéroïdogenèse en régulant les enzymes de la stéroïdogenèse. Enfin, leur rôle dans la balance prolifération/apoptose des cellules germinales est éminent. On assiste depuis les dernières décennies à une augmentation des anomalies de la différenciation de l’appareil génital mâle (hypospadias, cryptorchidisme) et du cancer du testicule, ainsi qu’à une diminution quantitative et qualitative de la production de spermatozoïdes. Il a été proposé que ces anomalies aient pour origine une perturbation du développement du testicule pendant la vie foetale. Des arguments écologiques, expérimentaux et cliniques laissent supposer que ces troubles résultent, au moins en partie, de l’augmentation du nombre et de la concentration des perturbateurs endocriniens dans l’environnement et dans la nourriture. Ainsi, les xénoestrogènes comme le diéthylstilbestrol (DES), agissent sur les récepteurs des oestrogènes en provoquant des effets néfastes sur la fonction de reproduction masculine. Le but de ce travail a été d’évaluer l’effet postnatal du DES sur la fonction de reproduction chez la souris mâle. Pour pouvoir comprendre l’intervention des LXRs, nous avons choisi d’étudier cet effet chez les souris KO pour les deux isoformes de ces récepteurs nucléaires (lxrαβ-/-). Ce modèle doit nous permettre d’identifier si les effets délétères du DES sur le testicule passent par lxrαβ et d’identifier plus précisément les mécanismes mis en jeu. Nous avons pu montrer que le DES provoque la perturbation de la stéroïdogenèse en diminuant les transcrits de la plupart des gènes stéroïdogéniques (StAR, Cyp11A1, Cyp17a1). Les analyses histologiques montrent que le DES altère la balance prolifération/apoptose quel que soit le génotype, indiquant la perturbation des spermatogonies pré- et post-méiotiques. Nous avons pu montrer également que l’effet du DES sur le phénotype lxrαβ-/- est plus accentué, suggérant un effet protecteur des LXRs in vivo contre l’effet délétère du diéthylstilbestrol. / The mammalian testis has two major functions, sperm production, and synthesis of androgens. The maintenance and regulation of those two functions are under the control of endocrine and paracrine factors, but are also related to lipid homeostasis, including cholesterol. The nuclear oxysterol receptors (LXRs) are transcription factors belonging to the superfamily of nuclear receptors. The LXRs are expressed in the male genital tract and testis, and their ligands are active at physiological concentrations. In these organs, these receptors regulate cholesterol homeostasis, a precursor essential for the synthesis of testicular steroids. They also control the different steps of steroidogenesis by regulating the enzymes of steroidogenesis. In the end, their role in the balance proliferation / apoptosis of germ cells is prominent. In recent decades, there has been an increase in abnormal differentiation of the male genital tract (hypospadias, cryptorchidism) and testicular cancer, as well as a decrease in quantity and quality of sperm production. It was proposed that these abnormalities originate from a disturbance of testicular development during fetal life. Environmental, experimental and clinical arguments suggest that these disorders result, at least in part, to the increased number and concentration of endocrine disruptors in the environment and in food. Thus, xenoestrogens such as diethylstilbestrol (DES) act on the estrogen receptors, causing adverse effects on male reproductive function. The aim of this study was to assess the effect of DES on postnatal reproductive function in male mice. To understand the involvement of nuclear oxysterol receptors, we chose to study this effect in LXRαβ-null mice (lxrαβ-/-). This model should allow us to determine whether the deleterious effects of DES on testis go through lxrαβ and to identify more precisely the mechanisms involved. We have shown that DES causes disruption of steroidogenesis by decreasing transcripts of most steroidogenic genes (StAR, CYP11A1 and Cyp17a1). The histological analysis showed that DES alters the proliferation / apoptosis ratio whatever the genotype, indicating the disruption of pre-and post-meiotic spermatogonia. We have also shown that the effect of DES on the phenotype lxrαβ-/- is more pronounced, suggesting a protective effect of LXRs in vivo against the deleterious effect of diethylstilbestrol.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Le bisphénol S (BPS) est largement utilisé comme substitut du Bisphénol A (BPA) et l’exposition humaine au BPS est désormais ubiquitaire. Or, le BPS, à l’instar du BPA, présente un potentiel perturbateur endocrinien, ce qui soulève la question du risque liée à une exposition fœtale au BPS pour la santé humaine. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est d’évaluer l’exposition fœtale au BPS et de caractériser des biomarqueurs phénotypiques d’exposition fœtale et/ou d’effet du BPS à partir d’une signature stéroïdomique. Une étude toxicocinétique réalisée sur le modèle du fœtus ovin a montré que le transfert materno-fœtal du BPS est faible. Cependant, le BPS et son principal métabolite, le BPS glucuronide, sont lentement éliminés du compartiment fœtal en raison d’un passage placentaire fœto-maternel du BPS limité et de la faible vitesse de réactivation du BPSG en BPS. Il en résulte une exposition fœtale au BPS similaire à celle au BPA, lors d’exposition maternelle répétée. L’étude du transfert placentaire du BPS et du BPSG sur le modèle de placenta humain perfusé a conforté les résultats observés chez le mouton, avec des faibles transferts materno-fœtal et fœto-maternel du BPS, respectivement 10 et 3 fois inférieurs à ceux du BPA. L’exposition maternelle quotidienne au BPS au cours de la gestation chez la brebis n’a pas eu d’impact sur les voies de biosynthèse des androgènes dans l’unité materno-fœtoplacentaire pour les fœtus mâles. Bien que le potentiel d’exposition fœtale du BPS est similaire à celui du BPA, nous n’avons pas mis en évidence d’effets associés à cette exposition

Le cortex surrénalien produit des hormones stéroïdes, principalement le cortisol, l’aldostérone et des androgènes. Le cortex surrénalien peut être le siège de tumeurs –adénomes ou cancers-, hyperplasies et dysplasies. Ces lésions sont dans leur grande majorité bénignes. Elles peuvent être associés à une hypersécrétion d’hormone stéroïde, le plus souvent de cortisol (syndrome de Cushing) ou d’aldostérone. Il existe aussi des tumeurs non sécrétantes. Si des classifications moléculaires ont été établies pour les carcinomes, à ce jour il n’existe pas de classification pangénomique des tumeurs bénignes corticosurrénaliennes, qui pourrait renseigner sur les mécanismes de sécrétion autonome et de prolifération de ces lésions. Enfin le déterminisme génétique des dysplasies et hyperplasies n’est que partiellement connu. Au cours de ma thèse, j’ai pu analyser un jeu de données « omics » complet des lésions bénignes corticosurrénaliennes pour plus d’une centaine d’échantillons, incluant du séquençage haut-débit (exome/ciblé pour les mutations, RNA-seq pour l’analyse des microARNs), des puces transcriptome et méthylome, et des puces SNP pour la recherche d’altérations chromosomiques. J’ai pu identifier une classification moléculaire pangénomique relativement convergente entre les différentes « omics », qui concorde avec les types tumoraux et sécrétoires, mais identifie également des sous-groupes nouveaux au sein de ces lésions. Il ressort notamment que les mutations dans ces lésions sont des déterminants essentiels de la classification moléculaire. Ainsi sont regroupées les lésions selon la voie de signalisation ou le gène altéré, notamment la voie PKA/AMPc pour les lésions produisant du cortisol, la voie Wnt/beta-caténine pour les adénomes ne sécrétant pas ou peu de cortisol, et ARMC5 pour un sous-groupe d’hyperplasies macronodulaires. Ces groupes très distincts contiennent également des lésions sans mutation identifiée, avec vraisemblablement des mécanismes alternatifs d’altération de ces voies de signalisation. Dans le groupe des hyperplasies macronodulaires mutées ARMC5, la comparaison avec l’ensemble des autres lésions bénignes fait ressortir une signature d’expression ovarienne forte, marquée par l’expression de FOXL2 et de ses cibles CYP19A1 et PTHLH. Cette marque de différentiation spécifiquement gonadique au sein de la surrénale fait discuter une anomalie de développement. Cette analyse génomique intégrée identifie également des altérations épigénétiques de la stéroïdogenèse. Notamment les tumeurs sécrétant beaucoup de cortisol sont globalement hyperméthylées dans leurs îlots CpG. Par ailleurs l’hyperméthylation de CYP21A2 est vraisemblablement un mécanisme de déficits en 21-hydroxylase intratumoral. Des signatures de miRNA semblent également avoir un impact sur la stéroïdogenèse. Au cours de ma thèse j’ai également analysé l’exome des hyperplasies macronodulaires non mutées ARMC5. Je n’ai pas identifié de nouvelle mutation somatique récurrente. Au niveau de l’exome germinal, j’ai identifié plusieurs gènes candidats récurrents, qui ouvrent la voie à des analyses génétiques (extension de cohorte) et de biologie cellulaire complémentaires. Ce travail est la première caractérisation génomique d’envergure des lésions bénignes de la corticosurrénale. Même si tous les mécanismes ne sont pas élucidés dans le détail, ces données représentent une ressource importante pour orienter les recherches à venir dans la tumorigenèse surrénalienne bénigne et la stéroïdogenèse. / The adrenal cortex produces steroid hormones, mainly cortisol, aldosterone and androgens. The adrenal cortex can be the site of tumors - adenomas or cancers -, hyperplasias and dysplasias. These lesions are in their great majority benign. They may be associated with hypersecretion of steroid hormone, most commonly cortisol (Cushing's syndrome) or aldosterone. There are also non-secreting tumors. Although molecular classifications have been established for carcinomas, to date there is no genome-wide classification of benign adrenocortical tumors, which could provide information on the mechanisms of autonomic secretion and proliferation of these lesions. Finally, the genetic determinism of dysplasia and hyperplasia is only partially known. During my thesis, I analyzed a complete "omics" dataset of benign adrenocortical lesions for more than a hundred samples, including high-throughput sequencing (exome / targeted for mutations, RNA-seq for microRNA analysis), transcriptome and methylome microarrays, and SNP microarrays for chromosomal alterations. I was able to identify a relatively convergent genome-wide molecular classification between the different "omics", which is consistent with the tumor and secretory types, but also identifies new subgroups within these lesions. In particular, it appears that mutations in these lesions are essential determinants of molecular classification. Thus, the lesions are grouped according to the signaling pathway or the altered gene, in particular the PKA / cAMP pathway for lesions producing cortisol, the Wnt / beta-catenin pathway for adenomas that do not secrete little or no cortisol, and ARMC5 for a subgroup of macronodular hyperplasia. These very distinct groups also contain lesions with no identified mutation, presumably with alternative mechanisms of alteration of these signaling pathways. In the group of ARMC5 mutated macronodular hyperplasia, the comparison with all other benign lesions shows a strong ovarian expression signature, marked by the expression of FOXL2 and its targets CYP19A1 and PTHLH. This mark of specifically gonadal differentiation in the adrenal gland causes a development anomaly to be discussed. This integrated genomic analysis also identifies epigenetic alterations of steroidogenesis. In particular, tumors secreting a lot of cortisol are globally hypermethylated in their CpG islands. In addition, hypermethylation of CYP21A2 is probably a mechanism of intratumoral 21-hydroxylase deficiency. MiRNA signatures also appear to have an impact on steroidogenesis. During my thesis I also analyzed the exome of unmutated macronodular hyperplasia ARMC5. I did not identify a new recurrent somatic mutation. At the level of the germinal exome, I identified several recurrent candidate genes, which open the way for complementary genetic analyzes (cohort extension) and cell biology. This work is the first major genomic characterization of benign lesions of the adrenal cortex. Although not all mechanisms are fully elucidated, these data represent an important resource for guiding future research into benign adrenal tumorigenesis and steroidogenesis.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Les aclipocytokines (aclipo), produites par le tissu adipeux jouent un rôle clé dans la régulation des fonctions métaboliques mais qu'en est-il pour les fonctions de reproduction? Nous montrons que la chemerine et ses récepteurs, la visfatine et la résistine sont présents dans les cellules ovariennes humaines et bovines. ln vitro nous observons que la chemerine et la résistine diminuent la stéroïdogenèse des cellules de la granulosa (CG) humaine induite par IGF-1 alors que la visfatine l'augmente. Des résultats similaires sont observés chez la vache pour la chemerine et la visfatine. Dans les deux espèces, les aclipo influencent la prolifération des CG, et les voies de signalisation AKT, MAPK-ERKl/2 et P38 ou l'AMPK. Chez le bovin, la chemerine bloque la maturation ovocytaire in vitro. Nous observons aussi dans cette espèce que la concentration plasmatique de résistine et son expression dans les aclipocytes est augmentée après vêlage lorsque la lipomobilisation est élevée. Ces travaux confirment le rôle de la résistine dans la régulation métabolique chez la vache et montrent l'importance des adipo dans les cellules ovariennes humaine et bovine. Il reste à élargir leur rôle au niveau central dans les fonctions de reproduction. / The aclipokines (aclipo ), produced by the adipose tissue play a key role in the regulation of metabolic functions, but what about for reproductive functions? We show that chemerin and its receptors, visfatin and resistin are present in human and bovine ovary cells. ln vitro we observe that chemerin and resistin decrease steroidogenesis in granulosa cells (GC) in response to IGF-1 while visfatin increases it. Similar results are observed for chemerin and visfatin in cows. In both species, chemerin, visfatin and resistin affect the proliferation of CG and signaling pathways inclucling AKT, MAPKERKl I 2 and P38 or AMPK. In cattle, chemerin blocks in vitro oocyte maturation. In this species, we also observe that the plasma resistin and its expression in aclipocytes are increased after calving when the fatty acid mobilization is high. This work confirms the role of resistin in the metabolic regulations in cow and shows the importance of aclipo in the human and bovine ovary cells. It remains to investigate their role at the central level in the reproductive functions.

Fxrα est le récepteur nucléaire des acides biliaires, exprimé majoritairement dans le foie, l'intestin, les reins et les glandes surrénales. L'intérêt pour ce dernier est devenu croissant au cours des dernières années, de part le rôle central qu'il joue dans le contrôle de l'homéostasie du cholestérol, des acides biliaires, des triglycérides ou encore du glucose. Plus récemment, Fxrα ainsi que ses ligands, les acides biliaires, ont été localisés dans le testicule, soulevant la question du rôle potentiel de Fxrα dans cet organe, et plus généralement dans la fonction de reproduction mâle. Mais les études menées à ce sujet restent jusqu'à présent peu nombreuses, et focalisées sur son implication dans le contrôle du métabolisme des stéroïdes : l'activation in vivo de Fxrα par un agoniste synthétique conduit ainsi chez l'adulte à court terme à une répression de la stéroïdogenèse. Outre son rôle dans le contrôle de l'activité endocrine des cellules de Leydig, l'impact de l'activation in vivo de Fxrα sur la physiologie plus globale du testicule n'a jamais été abordé à ce jour. De telles études seraient pourtant pertinentes étant donné que Fxrα est ciblé pour le traitement de pathologies métaboliques telles que la dyslipidémie ou le diabète. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail de thèse était d'étudier le rôle de Fxrα dans la physiologie et la pathophysiologie du testicule, en s'appuyant sur l'analyse d'un modèle murin dont le gène codant Fxrα a été invalidé. Nos résultats démontrent que : 1) la perte de Fxrα prédispose le testicule à une sur-mortalité des cellules germinales dans un contexte pathologique de cholestase ; 2) la sur-activation de la signalisation Fxrα au cours de la puberté conduit à un défaut de la différenciation germinale, associée à une altération de la fonction endocrine du testicule ; 3) outre la régulation de la stéroïdogenèse dans les cellules de Leydig, Fxrα participe au contrôle des fonctions sertoliennes et de la prolifération et / ou différenciation des cellules germinales souches. L'ensemble de ces données définissent Fxrα comme un nouvel acteur impliqué dans le contrôle de la physiologie testiculaire et devraient être prises en considération quant-à l'utilisation de molécules agonistes et / ou antagonistes de Fxrα dans le cadre du traitement de pathologies métaboliques. / Fxrα is the bile acid nuclear receptor, predominantly expressed in liver, intestine, kidney and adrenal glands. In recent years, interest in Fxrα has been increasing due to its central role in the control of cholesterol, bile acids, triglycerides or glucose homeostasis. More recently, Fxrα and its ligands, bile acids, have been detected in the testis pointing out its potential involvement in this tissue and more widely in the male reproductive functions. However, the few studies on this topic focused essentially on Fxrα involvement in the control of steroids metabolism. Indeed, activation of Fxrα in vivo with a synthetic agonist leads to short-term steroidogenesis repression in the adult. In vivo the impact of alteration of Fxrα signaling on the global testis physiology has never been explored so far. Such studies would be pertinent considering that Fxrα is a target for the treatment of metabolic diseases such as dyslipidemia or diabetes. In this context, the aim of my work was to study the implication of Fxrα in testis physiology and physiopathology by analyzing a knock out mouse model for Fxrα. Our results show that: 1) the loss of Fxrα increase germ cell mortality in the testis in a disease context of cholestasis ; 2) over-activation of Fxrα signaling during puberty leads to germ cell differentiation defects, associated with an alteration of testis endocrine function ; 3) besides steroidogenesis control in Leydig cell, Fxrα is involved in Sertoli cell functions and spermatogonial stem cell proliferation and/or differentiation. Taken together, these data define Fxrα as a new actor involved in the control of testis physiology, and should be taken into consideration regarding the use of Fxrα agonistic or antagonistic ligands for the treatment of metabolic diseases.

Pendant la grossesse, les hormones stéroïdes jouent un rôle indispensable dans la régulation des principales manifestations physiologiques telles que la reconnaissance maternelle de la gestation, la réceptivité de l'endomètre, le début du développement embryonnaire ainsi que le maintien de la gestation. Cependant, on sait très peu sur la production de ces hormones et les principaux facteurs des voies intracellulaires impliqués dans le processus de stéroïdogenèse dans le placenta bovin pendant les stades initiaux et plus avancés de la gestation. Par ailleurs, certaines anomalies du placenta chez les bovins suite à une mauvaise production de stéroïdes n'ont pas encore été démontrées. Les objectifs de cette thèse étaient donc de : 1) déterminer la présence et la localisation des principales protéines stéroïdiennes dans le placenta de bovins provenant de gestations de 50 à 120 jours, 2) comparer l'expression placentaire d'une série de gènes et de protéines stéroïdiennes entre une gestation impliquant un transfert de noyaux de cellules somatiques (SCNT) et une gestation non-clonale; 3) étudier l'impact des hormones trophiques et des seconds messagers sur la stéroïdogenèse dans le placenta bovin à 140 +10 jours de gestation. L’utilisation de techniques d’immunohistochimie, d’immunobuvardage et de PCR quantitatif nous a permis d’évaluer la présence d'un large éventail de gènes stéroïdiens (STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1 et SCARB1) qui participent au transport du cholestérol et dans la production de différents types de stéroïdes. Dans cette thèse, nous avons démontré la capacité du placenta bovin d’initier la stéroïdogenèse au début de la gestation et nous avons également déterminé les principales cellules impliquées dans ce processus. Nous avons constaté que les tissus maternels expriment les principaux marqueurs de stéroïdogenèse suggérant une plus grande capacité stéroïdogénique que les tissus fœtaux. En outre, un modèle d'expression des protéines complémentaires stéroïdogéniques entre la caroncule et le cotylédon a été observé, indiquant que la stéroïdogenèse placentaire exige une communication cellule à cellule entre les cellules de la mère et du fœtus. Après avoir démontré les principales cellules impliquées dans la synthèse des hormones stéroïdiennes dans le placenta bovin en début de gestation, nous avons ensuite étudié les modifications possibles de la stéroïdogenèse dans les tissus SCNT cotylédonaires à 40 jours de gestation. Nous avons identifié d'importantes modifications dans l'expression des gènes STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1, et SULT1E1. Conséquemment, nous postulons que l'expression réduite des gènes stéroïdiens peut provoquer une insuffisance de la biosynthèse des hormones stéroïdiennes, ce qui pourrait contribuer à un développement anormal du placenta et du fœtus dans les gestations SCNT à court ou long terme. Finalement, nous avons développé un modèle efficace de culture d’explants de placentome qui nous a permis d'explorer les mécanismes sous-jacents spécifiques à la stéroïdogenèse placentaire. Nous avons exploré l'effet stimulant des hormones trophiques et différents messagers secondaires sur l'expression de différentes protéines stéroïdogéniques ainsi que le taux de progestérone (P4) dans les explants de placentome. En utilisant les techniques de RIA et de PCR quantitatif, nous avons constaté que même si les analogues de l'hormone lutéinisante (hCG) ont un effet stimulant sur plusieurs gènes stéroïdiens, le calcium ionophore est le principal modulateur dans la synthèse de la P4. Ces résultats suggèrent que dans le placenta bovin, la synthèse de la P4 est modulée principalement par l'afflux de calcium intracellulaire, et apparemment les nucléotides cycliques ne semblent pas contrôler ce processus. En conclusion, cette étude contribue de manière significative à une meilleure compréhension des mécanismes d'entraînement de la synthèse des stéroïdes placentaires au début de la gestation et permet aussi d’apporter de nouveaux éclairages sur l'importance des stéroïdes placentaires dans la régulation du développement du placenta et du fœtus. / During pregnancy, steroid hormones have essential roles in regulating key physiological events such as maternal recognition, endometrial receptivity, early embryonic development, and maintenance of pregnancy. However, very little is known about the production of these hormones nor about the principal factors and intracellular pathways implicated in the steroidogenic process in bovine placenta, during early and advanced pregnancy. In addition, placental abnormalities in cattle following an improper steroid production in bovine placenta have not been yet demonstrated. The aims of this thesis were to: 1) determine the occurrence and localization of the principal steroidogenic proteins in bovine placenta from day 50 to day 120 of pregnancy; 2) compare the placental expression of a series of steroidogenic genes and proteins between somatic cell nuclear transfer (SCNT) pregnancies and non-SCNT gestations; 3) investigate the impact of trophic hormone, and second messengers on steroidogenesis in bovine placenta at 140 +10 days of gestation. Using immunohistochemistry, western blot and qPCR techniques, we evaluated the presence of a wide range of steroidogenic genes (STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1 and SCARB1), that participate in the cholesterol transport and in the production of different types of steroids. In this thesis, we demonstrated the capability of the early bovine placenta to initiate steroidogenesis, and we also determined the principal cells implicated in this process. We found that maternal tissue expresses the principal steroidogenic markers suggesting it has a greater steroidogenic capacity compared to fetal tissue. Moreover, a complementary pattern of steroidogenic protein expression between the caruncle and the cotyledon were found, indicating that placental steroidogenesis requires cell to cell communication between the maternal and fetal cells. Having shown the principal cells involved in the synthesis of steroid hormones in bovine placenta during early pregnancies, we then studied possible alterations in steroidogenesis in cotyledonary tissue in SCNT at 40 days of pregnancy. We identified significant alterations in the expression of STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1 and SULT1E1 transcripts. Therefore, we postulate that reduced expression of steroidogenic genes may cause an insufficient local biosynthesis of steroid hormones, which might contribute to the abnormal placental and fetal development in SCNT gestations at short or long term. Finally, we developed an efficient placentome explants culture model that allowed us to explore the specific mechanisms underlying placental steroidogenesis. We explored the stimulatory effect of trophic hormones and different second messengers on the expression of various steroidogenic proteins and the progesterone levels in placentome explants. By RIA and qPCR techniques, we found that although LH-like hormones (hCG), had a stimulatory effect on multiple steroidogenic genes, the calcium ionophore was the principal modulator in the synthesis of progesterone. These results suggest that in bovine placenta, the synthesis of progesterone is modulated principally by intracellular calcium influx, and cyclic nucleotides do not seem to be controlling this process. In conclusion, these studies significantly contribute to a better understanding of the driving mechanisms of placental steroid synthesis in early gestations and also provide new insights into the importance of placental steroids in the regulation of placental and fetal development.

Le bisphénol S (BPS) est largement utilisé comme substitut du Bisphénol A (BPA) et l’exposition humaine au BPS est désormais ubiquitaire. Or, le BPS, à l’instar du BPA, présente un potentiel perturbateur endocrinien, ce qui soulève la question du risque liée à une exposition fœtale au BPS pour la santé humaine. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est d’évaluer l’exposition fœtale au BPS et de caractériser des biomarqueurs phénotypiques d’exposition fœtale et/ou d’effet du BPS à partir d’une signature stéroïdomique. Une étude toxicocinétique réalisée sur le modèle du fœtus ovin a montré que le transfert materno-fœtal du BPS est faible. Cependant, le BPS et son principal métabolite, le BPS glucuronide, sont lentement éliminés du compartiment fœtal en raison d’un passage placentaire fœto-maternel du BPS limité et de la faible vitesse de réactivation du BPSG en BPS. Il en résulte une exposition fœtale au BPS similaire à celle au BPA, lors d’exposition maternelle répétée. L’étude du transfert placentaire du BPS et du BPSG sur le modèle de placenta humain perfusé a conforté les résultats observés chez le mouton, avec des faibles transferts materno-fœtal et fœto-maternel du BPS, respectivement 10 et 3 fois inférieurs à ceux du BPA. L’exposition maternelle quotidienne au BPS au cours de la gestation chez la brebis n’a pas eu d’impact sur les voies de biosynthèse des androgènes dans l’unité materno-fœtoplacentaire pour les fœtus mâles. Bien que le potentiel d’exposition fœtale du BPS est similaire à celui du BPA, nous n’avons pas mis en évidence d’effets associés à cette exposition / Bisphenol S (BPS) is widely used as a substitute for Bisphenol A (BPA) and human exposure to BPS is now ubiquitous. However, BPS, like BPA, displays an endocrine disrupting potential, raising the issue of the risk of fetal exposure to BPS for human health. In this context, the objective of this thesis is to evaluate the fetal exposure to BPS and to characterize phenotypic biomarkers of fetal exposure and / or effect of BPS from a steroidal signature. A toxicokinetic study carried out on the model of the ovine fetus has shown that materno-fetal transfer of BPS is weak. However, BPS and its major metabolite, BPS glucuronide, are slowly eliminated from the fetal compartment due to the limited feto-maternal placental transfer of BPS and the low rate of reactivation of BPSG to BPS. This results in fetal exposure to BPS similar to BPA at repeated maternal exposure. The study of placental transfer of BPS and BPSG on the model of human perfused placenta reinforced the results observed in sheep, with low materno-fetal and feto-maternal transfers of BPS, respectively 10 and 3 times lower than those of BPA. Daily maternal exposure to BPS during pregnancy in ewes did not impact the androgen biosynthetic pathways in the materno-fetoplacental unit for male fetuses. Although the potential for fetal exposure of BPS is similar to that of BPA, we have not found any effects associated with this exposure.

Pendant la grossesse, les hormones stéroïdes jouent un rôle indispensable dans la régulation des principales manifestations physiologiques telles que la reconnaissance maternelle de la gestation, la réceptivité de l'endomètre, le début du développement embryonnaire ainsi que le maintien de la gestation. Cependant, on sait très peu sur la production de ces hormones et les principaux facteurs des voies intracellulaires impliqués dans le processus de stéroïdogenèse dans le placenta bovin pendant les stades initiaux et plus avancés de la gestation. Par ailleurs, certaines anomalies du placenta chez les bovins suite à une mauvaise production de stéroïdes n'ont pas encore été démontrées. Les objectifs de cette thèse étaient donc de : 1) déterminer la présence et la localisation des principales protéines stéroïdiennes dans le placenta de bovins provenant de gestations de 50 à 120 jours, 2) comparer l'expression placentaire d'une série de gènes et de protéines stéroïdiennes entre une gestation impliquant un transfert de noyaux de cellules somatiques (SCNT) et une gestation non-clonale; 3) étudier l'impact des hormones trophiques et des seconds messagers sur la stéroïdogenèse dans le placenta bovin à 140 +10 jours de gestation. L’utilisation de techniques d’immunohistochimie, d’immunobuvardage et de PCR quantitatif nous a permis d’évaluer la présence d'un large éventail de gènes stéroïdiens (STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1 et SCARB1) qui participent au transport du cholestérol et dans la production de différents types de stéroïdes. Dans cette thèse, nous avons démontré la capacité du placenta bovin d’initier la stéroïdogenèse au début de la gestation et nous avons également déterminé les principales cellules impliquées dans ce processus. Nous avons constaté que les tissus maternels expriment les principaux marqueurs de stéroïdogenèse suggérant une plus grande capacité stéroïdogénique que les tissus fœtaux. En outre, un modèle d'expression des protéines complémentaires stéroïdogéniques entre la caroncule et le cotylédon a été observé, indiquant que la stéroïdogenèse placentaire exige une communication cellule à cellule entre les cellules de la mère et du fœtus. Après avoir démontré les principales cellules impliquées dans la synthèse des hormones stéroïdiennes dans le placenta bovin en début de gestation, nous avons ensuite étudié les modifications possibles de la stéroïdogenèse dans les tissus SCNT cotylédonaires à 40 jours de gestation. Nous avons identifié d'importantes modifications dans l'expression des gènes STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1, et SULT1E1. Conséquemment, nous postulons que l'expression réduite des gènes stéroïdiens peut provoquer une insuffisance de la biosynthèse des hormones stéroïdiennes, ce qui pourrait contribuer à un développement anormal du placenta et du fœtus dans les gestations SCNT à court ou long terme. Finalement, nous avons développé un modèle efficace de culture d’explants de placentome qui nous a permis d'explorer les mécanismes sous-jacents spécifiques à la stéroïdogenèse placentaire. Nous avons exploré l'effet stimulant des hormones trophiques et différents messagers secondaires sur l'expression de différentes protéines stéroïdogéniques ainsi que le taux de progestérone (P4) dans les explants de placentome. En utilisant les techniques de RIA et de PCR quantitatif, nous avons constaté que même si les analogues de l'hormone lutéinisante (hCG) ont un effet stimulant sur plusieurs gènes stéroïdiens, le calcium ionophore est le principal modulateur dans la synthèse de la P4. Ces résultats suggèrent que dans le placenta bovin, la synthèse de la P4 est modulée principalement par l'afflux de calcium intracellulaire, et apparemment les nucléotides cycliques ne semblent pas contrôler ce processus. En conclusion, cette étude contribue de manière significative à une meilleure compréhension des mécanismes d'entraînement de la synthèse des stéroïdes placentaires au début de la gestation et permet aussi d’apporter de nouveaux éclairages sur l'importance des stéroïdes placentaires dans la régulation du développement du placenta et du fœtus. / During pregnancy, steroid hormones have essential roles in regulating key physiological events such as maternal recognition, endometrial receptivity, early embryonic development, and maintenance of pregnancy. However, very little is known about the production of these hormones nor about the principal factors and intracellular pathways implicated in the steroidogenic process in bovine placenta, during early and advanced pregnancy. In addition, placental abnormalities in cattle following an improper steroid production in bovine placenta have not been yet demonstrated. The aims of this thesis were to: 1) determine the occurrence and localization of the principal steroidogenic proteins in bovine placenta from day 50 to day 120 of pregnancy; 2) compare the placental expression of a series of steroidogenic genes and proteins between somatic cell nuclear transfer (SCNT) pregnancies and non-SCNT gestations; 3) investigate the impact of trophic hormone, and second messengers on steroidogenesis in bovine placenta at 140 +10 days of gestation. Using immunohistochemistry, western blot and qPCR techniques, we evaluated the presence of a wide range of steroidogenic genes (STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1 and SCARB1), that participate in the cholesterol transport and in the production of different types of steroids. In this thesis, we demonstrated the capability of the early bovine placenta to initiate steroidogenesis, and we also determined the principal cells implicated in this process. We found that maternal tissue expresses the principal steroidogenic markers suggesting it has a greater steroidogenic capacity compared to fetal tissue. Moreover, a complementary pattern of steroidogenic protein expression between the caruncle and the cotyledon were found, indicating that placental steroidogenesis requires cell to cell communication between the maternal and fetal cells. Having shown the principal cells involved in the synthesis of steroid hormones in bovine placenta during early pregnancies, we then studied possible alterations in steroidogenesis in cotyledonary tissue in SCNT at 40 days of pregnancy. We identified significant alterations in the expression of STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1 and SULT1E1 transcripts. Therefore, we postulate that reduced expression of steroidogenic genes may cause an insufficient local biosynthesis of steroid hormones, which might contribute to the abnormal placental and fetal development in SCNT gestations at short or long term. Finally, we developed an efficient placentome explants culture model that allowed us to explore the specific mechanisms underlying placental steroidogenesis. We explored the stimulatory effect of trophic hormones and different second messengers on the expression of various steroidogenic proteins and the progesterone levels in placentome explants. By RIA and qPCR techniques, we found that although LH-like hormones (hCG), had a stimulatory effect on multiple steroidogenic genes, the calcium ionophore was the principal modulator in the synthesis of progesterone. These results suggest that in bovine placenta, the synthesis of progesterone is modulated principally by intracellular calcium influx, and cyclic nucleotides do not seem to be controlling this process. In conclusion, these studies significantly contribute to a better understanding of the driving mechanisms of placental steroid synthesis in early gestations and also provide new insights into the importance of placental steroids in the regulation of placental and fetal development.