Au cours des dernières décennies, nous avons progressivement vu augmenter un certain nombre d’anomalies de la fonction de reproduction masculine dans les pays industrialisés. Ces constatations ont fait émerger l’hypothèse selon laquelle certains polluants de notre environnement pourraient altérer le développement du testicule fœtal et ainsi être responsables de ces anomalies. Parmi les composants incriminés se trouvent les phtalates, largement répandus dans l’environnement. Ces composés ont été décrits comme reprotoxiques, ils altèrent le développement de la lignée germinale dans différentes espèces et entraînent une diminution de la production de testostérone chez le rat. Toutefois, très peu de données sont disponibles quant à leurs effets chez l’Homme. Dans cette étude, nous avons analysé les effets d’un phtalate, le MEHP, sur le développement du testicule fœtal humain au premier trimestre de la grossesse, dans un modèle de culture organotypique qui permet le maintien des différentes structures de l’organe. Nous avons tout d’abord démontré que le MEHP (10-4M) n’altère pas la production de testostérone du testicule fœtal humain, contrairement aux résultats décrits chez le rat. En revanche, nous avons montré que l’exposition au MEHP entraîne une rapide diminution du nombre de cellules germinales par apoptose. A la suite de ces résultats, nous avons testé l’effet de doses plus faibles de MEHP afin de se placer à des concentrations de phtalates ayant été mesurées dans les liquides biologiques. Nous avons ainsi démontré que les cellules germinales du testicule fœtal humain sont altérées suite à l’exposition à des doses de MEHP de 10-5M. Enfin, dans la 3ème partie de ce travail, nous nous sommes intéressés aux mécanismes d’action des phtalates. Différentes études, notamment dans le foie, démontrent l’implication des récepteurs nucléaires dans les effets de ces composés. Il nous a donc semblé important de rechercher leur implication dans les effets des phtalates sur le testicule fœtal. Nous avons démontré que LXRα est très certainement impliqué ces effets puisque l’expression des ARNm de ce récepteur est augmentée. Par ailleurs, ce récepteur nucléaire contrôle deux voies métaboliques, la synthèse de cholestérol et la synthèse des acides gras qui semblent toutes deux modulées par les phtalates dans le testicule fœtal humain. Enfin, nous avons montré que l’implication de ces voies métaboliques est commune entre la gonade mâle et la gonade femelle, sans pour autant que l’effet sur les cellules germinales mâles ai pu être mis en évidence dans l’ovaire fœtal. En conclusion, cette étude a contribué à caractériser les effets des phtalates sur la mise en place des fonctions de reproduction chez le fœtus humain. Nous avons également pu mettre en évidence un nouveau mécanisme de ces composés, impliquant la superfamille des récepteurs nucléaires ainsi que la synthèse du cholestérol et des acides gras. / Since the last decades, an increase in several abnormalities of the male reproductive function has been progressively evidenced in industrialized countries. According to these observations, it was hypothesized that exposure to some environmental pollutants may impair the fetal testis development, and therefore be at the origins of those abnormalities. Among incriminated compounds, phthalates are molecules highly produced worldwide. These compound are classified as reprotoxic molecules, as they disrupt the development of the germ cell lineage in different species and lead to a decrease in testosterone production in rat. Nevertheless, very few data are available concerning their effects in human. In this study we analyzed the effects of one phthalate, the MEHP, on the human fetal testis development during the first trimester of pregnancy. It was performed using an organotypic culture system that allows the preservation of the different testis structures. We first demonstrated that MEHP (10-4M) does not affect testosterone production of the human fetal testis, in opposition to the results described in rat. We also have demonstrated that MEHP exposure triggers apoptosis in the fetal germ cells, leading to a quick decrease in the total number of these cells. Following those results, we tested the effects of lower doses of MEHP that are close to the highest doses measured in human biological fluids. We therefore demonstrated that fetal germ cells are altered by exposure to this dose of MEHP (10-5M). Finally, in the third part of this work, we focused on the mechanisms of action of phthalate toxicity. Different studies, mostly in the liver, report the involvement of the nuclear receptor superfamilly in the effect of those compounds. Thus, it seemed important to investigate their implication in the effect of phthalates on the human fetal testis. We demonstrated that LXRα is certainly implicated in these effects as its transcriptional level is increased. Moreover, this nuclear receptor regulates two metabolic pathways: Cholesterol and fatty acid synthesis pathways, that seemed to by both modulated by phthalate exposure in the human fetal testis. We also showed that the modulation of these two metabolic pathways is a common process to both the male and female gonads. Nevertheless, the germ cell decrease we evidenced in the human fetal testis was never observable in the fetal ovary. In conclusion, this work contributed to improve our knowledge about the effects of phthalate exposure on the establishment and the development of the human fetal reproductive system. We also have evidenced a new mechanism of these compounds that involves members of the nuclear receptors superfamilly, as well as cholesterol and fatty acid synthesis.

Les organes centraux du tractus urogénital sont le testicule et l’ovaire, qui assurent la production de gamètes et d’hormones, et donc la fertilité de l’individu. Ces deux organes, parfaitement distincts et complémentaires, ont pour origine une gonade bipotentielle qui s’engagera vers une trajectoire de différenciation masculine ou féminine au cours de la vie fœtale. Les deux gonades vont par la suite subir plusieurs phases de différenciation et de développement de leurs populations cellulaires, afin d’acquérir leurs fonctions propres qui leur permettront d’assumer leur rôle à l’âge adulte. Depuis plus d’une quinzaine d’années, le concept de syndrome de dysgénésie testiculaire fait état d’un lien entre l’exposition du fœtus à des composés environnementaux et des anomalies du tractus urogénital. Bien que sujette à de vifs débats au sein de la communauté scientifique, cette hypothèse a attiré l’attention de la recherche sur les conséquences de l’exposition des mères aux xénobiotiques sur l’enfant à naître. La différenciation et le développement des gonades fœtales sont gouvernés par des programmes d’expression spécifiques de chaque sexe, dont de nombreuses zones d’ombres subsistent, notamment concernant la fraction non-codante exprimée par le génome humain. La première partie de cette thèse de doctorat présente, pour la première fois, le paysage transcriptionnel contrôlant ces processus complexes entre la 6ième et 17ième semaine de développement chez l’Homme. Grâce à l’avènement des technologies de transcriptomique, il est désormais possible d’identifier et d’observer l’expression des gènes de manière sensible et sans a priori. Le RNA-seq m’a donc permis de décrire de manière exhaustive la dynamique d’expression des gènes, pendant les stades précoces de la différenciation sexuelle, jusqu’aux phénomènes plus tardifs conduisant aux linéages des différentes populations cellulaires spécifiques du testicule et de l’ovaire. Dans une deuxième partie, mon travail de recherche s’est attaché à étudier l’impact de deux perturbateurs endocriniens suspectés, l’ibuprofène et le chlordécone, sur le programme d’expression du testicule fœtal humain. L’utilisation du RNA-seq m’a permis de définir et de comparer la signature toxicogénomique de chaque molécule afin de contribuer à la compréhension de leur mécanisme d’action et d’identifier les populations cellulaires affectées. Enfin, face à l’essor des technologies ultra-haut-débit dans les sciences de la vie, y compris dans les domaines de la reproduction, j’ai activement participé au déploiement d’une nouvelle version du Reprogenomic Viewer dans la dernière partie de ma thèse (http://rgv.genouest.org). Cet outil nternet a pour vocation de centraliser et de rendre accessibles les données de séquençage accumulées au sein de la communauté de la reproduction via des outils de visualisation intuitifs. / Fetal life is a crucial period for sexual reproduction when bipotential gonads differentiate into either a testis or an ovary. Gaining insights into the complex molecular events underlying this process is central to a better understanding of disorders of sexual development. The present work intends to improve the knowledge on molecular pathways at play during gonad development in humans using RNA-sequencing. This project particularly seeks to identify early transcriptional events that may play critical role in the regulatory network driving human sexual differentiation. To address this issue, we defined the transcriptional landscape of fetal human gonads by sequencing total RNA extracted from testes and ovaries between 6 and 17 gestational weeks. The resulting paired-end reads were mapped on the human genome and then assembled into transcripts using the Tuxedo suite. We next defined a high-confidence set of transcripts showing differential expression across samples. Clusters of co-expressed genes were subjected to functional analysis. The analysis of this massive RNA-seq dataset has led to a high-confidence set of 35,194 assembled transcripts; among which 32,391 known and novel isoforms coding genes (mRNAs), 1,209 to long non-coding (lnc) RNAs and 318 to novel unannotated transcripts/genes (NUTs). The dynamic of transcriptional landscape occurring during human fetal gonads development has been described and new genes and interesting candidates, including new genes, have been highlighted as potential key genes governing this biological process. The second interest of this work was the study of the impact of two endocrine disruptors, ibuprofene and chlordecone, on human fetal testis using RNA-seq. The transcriptional alteration induced by these compound in the gonad allowed a deeper understanding of their mechanisms of action of endocrine disruption. The last part of this work was the development of a new version of the ReproGenomics Viewer (http://rgv.genouest.org), a web tool dedicated to the integration and accumulation of sequencing data from studies performed in the field of reproduction.

L'exposition durant la vie périnatale à des perturbateurs endocriniens (PE) anti-androgéniques, induit des altérations durables du système reproducteur mâle. Si leur action a été objectivée chez l’homme et l’animal, la question du seuil de toxicité reste entière, car l’exposition environnementale correspond à de faibles doses. Ici, nous exposons in utero des rats mâles à de faibles doses de flutamide: 10 mg/kg/j ; 1; 3 doses faibles selon la définition de l'OMS 0.1; 0.01; 0.001 et 0. L'exposition fœtale induit chez l’adulte (1) des altérations morphologiques à la dose 10 mg/kg/j (diminution du poids des organes du tractus génital et une diminution du compte spermatique); (2) des altérations cellulaires à partir de 1mg (augmentation de l'apoptose des cellules germinales) et (3) des altérations moléculaires à toutes les doses testées pour MCL1, BCL2, XIAP, HSPA2, ELAVL1 et MOV10L1. Ces altérations s’intègrent dans la dérégulation de 2 voies de signalisation expliquant l’apoptose des cellules germinalesLorsque l’exposition a lieu à l’âge l’adulte dans les mêmes conditions, les effets morphologiques et cellulaires sont observés uniquement à 10mg, les effets moléculaires uniquement aux doses 10 et 1 mg. Ces effets ne sont plus observés 2 mois après l’arrêt de l’exposition. En conclusion : Nous avons (i) identifié des voies de signalisation impliquées dans le phénotype d’infertilité induite par une exposition à de faibles doses d’anti-androgène ; (ii) montré que ces voies étaient actives aux plus faibles doses testées prédisposant à une infertilité masculine programmée in utero / Exposure during perinatal life to anti-androgenic endocrine disruptors (ED) induces sustained alterations of the male reproductive system. Although their action has been objectified in humans and animals, the question of the threshold of toxicity remains unchanged, as environmental exposure corresponds to low doses. Here, we exposed male rats, in utero, to low doses of flutamide: 10 mg/kg/d; 1; 3 low doses as defined by WHO 0.1; 0.01; 0.001 and 0. Fetal exposure induced in adults (1) morphological alterations at a dose of 10 mg/kg/day (decrease in the weight of organs of the genital tract and a decrease in the sperm count); (2) cellular alterations from 1mg (increase in germ cell apoptosis) and (3) molecular alterations at all doses tested for MCL1, BCL2, XIAP, HSPA2,LAVL1 and MOV10L1. These alterations are integrated in the deregulation of 2 signaling pathways explaining the apoptosis of the germ cellsWhen exposure occurs at adult age under the same conditions, morphological and cellular effects are observed only at 10mg, molecular effects only at doses 10 and 1 mg. These effects are no longer observed 2 months after discontinuation of exposure. In conclusion: We have (i) identified signaling pathways involved in the phenotype of infertility induced by exposure to low doses of antiandrogen; (ii) showed that these pathways were active at the lowest doses tested predisposing to programmed male infertility in utero

Les cellules de Leydig constituent la principale source de testosterone. Elles sont essentielles à la différenciation sexuelle et à la masculinisation de même qu'à l'initiation et au maintien de la spermatogenèse. La différenciation des cellules de Leydig requiert le récepteur PDGF-Rα, localisé à leur membrane, et son ligand PDGF-A, synthétisé par les cellules de Sertoli. À ce jour, aucune information n'est disponible concernant les mécanismes de régulation de l'expression de PDGF-Rα dans les cellules de Leydig. Afin de caractériser ces mécanismes, un fragment de 2 kb du promoteur Pdgfra de rat a été isolé et fusionné au gène rapporteur luciférase. Une série de deletions 5' progressive du promoteur a ensuite été générée. Des transfections transitoires de ces constructions promotrices Pdgfra dans la lignée TM3 de cellules de Leydig ont mis en évidence une région de 49 pb qui compte pour 60% de l'activité promotrice. Afin de mieux circonscrire les éléments régulateurs critiques à l'intérieur de cette région, une série de 12 mutants de 3 pb a été réalisée par mutagenèse dirigée. Ces 12 mutants ont permis d'identifier une courte séquence de 20 pb qui joue un rôle clé dans l'activité promotrice. Des analyses de retardement sur gel ont détecté la liaison de protéines nucléaires à cet élément. Différentes approches, dont une de protéomique, ont ensuite été employées afin d'élucider la nature du/des facteurs de transcription qui se lient à cette région du promoteur Pdgfra et elles ont entre autres démontré que le facteur SPI régule positivement l'activité de ce promoteur. L'étude de la régulation de Pdgfra permettra de mieux comprendre le processus de différenciation des cellules de Leydig.

L’hormone peptidique Insulin-like 3 (INSL3) est produite par les cellules de Leydig du testicule. Elle est essentielle à la première phase de la descente testiculaire lors du développement fœtal. Les divers modèles animaux invalidés en Insl3 présentent une descente testiculaire incomplète chez les mâles, la cryptorchidie. Il s’agit du trouble développemental le plus courant chez les garçons nouveau nés des pays industrialisés et son incidence s’est accrue au cours des dernières décennies. Plusieurs études animales indiquent que les estrogènes répriment l’expression d’Insl3. La répression de l’expression d’Insl3 implique probablement le récepteur alpha des estrogènes (ERα) et/ou le récepteur nucléaire Nr0b2, tous deux présents dans les cellules de Leydig. En vue de vérifier la répression d’Insl3 par les estrogènes et d’impliquer ERα et/ou Nr0b2, j’ai analysé l’activité promotrice d’Insl3 murin par transfection et j’ai étudié les variations d’expression de son ARNm en PCR quantitatif. J’ai pu vérifier la répression d’Insl3 par l’estradiol et Nr0b2 ne parait pas être impliqué. L’implication d’ERα semble probable, mais les résultats de techniques différentes sont contradictoires.

La stéroïdogenèse dans les cellules de Leydig est liée au récepteur nucléaire NR4A1. Ce récepteur nucléaire régule la transcription du gène Star qui code pour une protéine essentielle à la stéroïdogenèse. L’expression de Nr4a1 est régulée par trois promoteurs distincts dont l’activité est hormonalement régulée. Deux de ces promoteurs ont été récemment décrits et ont été nommés Nr4a1 IB et Nr4a1 IC (le promoteur original a été renommé Nr4a1 IA). Des analyses qPCR ont montré que ces promoteurs sont actifs dans les cellules de Leydig MA-10 et qu’ils répondent à une stimulation hormonale. Ces promoteurs ont été isolés et fusionnés au gène rapporteur luciférase, et des délétions 5’ progressives ont été produites. Par transfections transitoires dans les cellules de Leydig MA-10 et MLTC-1, deux zones régulatrices importantes ont été localisées pour le promoteur Nr4a1 IB : l’une pour l’activité basale et l’autre, pour l’activation hormonale par l’AMPc et la LH. Bien que la transcription de Nr4a1 soit principalement activée par la voie de l’AMPc, une stimulation par la LH active d’autres voies qui peuvent influencer son profil d’expression. La majorité des études publiées n’ont pas exploré ces voies. À cet égard, la voie PKC est en mesure d’augmenter la quantité d’ARNm et l’activité promotrice de Nr4a1. Par ailleurs, l’inhibition des kinases PKA et PKC suite à une stimulation par la LH montre un profil d’ARNm qui peut être expliqué par l’existence du promoteur Nr4a1 IB récemment identifié dans les cellules de Leydig. Ces données supportent l’existence d’une régulation de l’expression de Nr4a1 impliquant d’autres seconds messagers que l’AMPc et le calcium. Par ailleurs, de nouveaux facteurs de transcriptions ont été testés comme régulateurs des promoteurs alternatifs de Nr4a1. Ces facteurs de transcription son SRF, CLOCK et BMAL1, et c-MAF. Ces informations contribuent à une meilleure compréhension de la régulation de la stéroïdogenèse.

Les homéoprotéines sont des régulateurs transcriptionnels impliqués dans le développement, l'embryogenèse et la différenciation cellulaire chez plusieurs espèces. Les homéoprotéines sont les produits des homéogènes et elles sont exprimées dans une pléiade de tissus au cours du développement. Dans le but d'approfondir nos connaissances sur les contrôles transcriptionnels qui régissent le développement et la différenciation des organes reproducteurs, je me suis intéressée à l'expression des homéoprotéines dans les cellules de Leydig dû à l'importance de ces facteurs dans les processus développementaux. Nous avons nouvellement identifiés dans les cellules de Leydig, le gène Lbx2 et l'homéoprotéine PBX1. Il n'existe actuellement pas de données sur l'expression de ces gènes au cours de la différenciation du système reproducteur et ce faisant des cellules de Leydig. Cette thèse présente donc l'expression de Lbx2 et PBX1 au cours de la différenciation du système reproducteur dans le testicule, l'épididyme, l'ovaire et les cellules de Leydig. J'ai précisé le profil d'expression du gène Lbx2 au cours du développement testiculaire, épididymaire et ovarien. J'ai déterminé que les transcrits de Lbx2 sont présents durant le développement du testicule, de l'épididyme et de l'ovaire. De plus, mes analyses révèlent également que Lbx2 est un gène dont l'expression est sexuellement dimorphique dans les gonades embryonnaires. L'élaboration du profil d'expression de la protéine PBX1 révèle qu'elle est présente au cours du développement testiculaire et durant la vie adulte. Dans les cellules de Leydig, mes résultats démontrent que PBX1 est principalement exprimée à la puberté. L'expression de PBX1 est plus forte dans les cellules de Sertoli chez l'adulte et dans les cellules myoïdes péritubulaires au cours du développement embryonnaire et postnatal. Les travaux présents dans cette thèse auront également permis d'identifier d'autres nouvelles homéoprotéines, PRRX2, GBX1, MEIS1, PREP1 exprimées dans les organes reproducteurs. Ainsi, la caractérisation du profil d'expression des homéoprotéines au cours du développement du système reproducteur aura permis d'identifier de potentiels régulateurs transcriptionnels du développement et de la différenciation du système reproducteur.

Lors des dernières décennies, une diminution de la santé reproductive masculine a été observée dans plusieurs pays industrialisés et illustrés par une diminution de la qualité du sperme, une augmentation de l’incidence des cancers testiculaires, des hypospadias et de la cryptorchidie. Ces symptômes ont été regroupés sous l’appellation du « syndrome de dysgénésie testiculaire » (TDS). Une hypothèse a été émise selon laquelle le TDS est le résultat d'une perturbation de la programmation embryonnaire et du développement gonadique pendant la vie fœtale. Les perturbateurs endocriniens environnementaux seraient en partie impliqués dans l’étiologie du TDS. De ce fait, lors de mes travaux de doctorat je me suis intéressée à l’impact de deux familles de perturbateurs endocriniens environnementaux au niveau de la stéroïdogenèse des cellules de Leydig à savoir : les phtalates et les organochlorés. En effet, j’ai mis en évidence que ces deux familles de composés affectent la stéroïdogenèse des cellules de Leydig par au moins deux voies : le transport du cholestérol via la steroidogenic acute regulatory protein (STAR) et sa conversion en prégnénolone via ADXR pour les deux composés et CYP11A1 pour les organochlorés. J’ai également mis en évidence que ces deux familles de composés affectent différemment STAR, au niveau transcriptionnel pour les phtalates et au niveau post-transcriptionnel voir post-traductionnel pour les organochlorés. Enfin, l’un de mes objectifs était de valider l’absence de toxicité de nouveaux plastifiants en remplacement aux phtalates. Mes études mettent en lumière deux plastifiants verts potentiels en remplacement aux phtalates qui n’induisent pas d’effets néfastes dans les lignées de cellules de Leydig le di-octyl Succinate (DOS) et le hexanediol Dibenzoate (C6DB). / During past decades, a decline in male reproductive health has been observed in many industrialized countries as illustrated by a decrease in sperm quality, and an increased incidence of testicular cancer, hypospadias and cryptorchidism. These symptoms are grouped under the name of testicular dysgenesis syndrome (TDS). It has been hypothesized that TDS is the result of a disruption of embryonic programming and gonadal development during fetal life. Environmental endocrine disruptors were suggested to be partly involved in the aetiology of TDS. Therefore, during my doctoral work I was interested in the impact of two families of environmental endocrine disruptors: phthalates and organochlorines on Leydig cell steroidogenesis. I demonstrated that these two families of compounds affect Leydig cells steroidogenesis at least through two pathways: cholesterol transport (via STAR for both compounds) and the conversion of cholesterol to pregnenolone (via ADXR for both compounds and via CYP11A1 for organochlorines). I also highlighted that these two compounds have different effects on STAR, at the transcriptional level for phthalates and post-transcriptional/post-translational level for organochlorines. Finally, another of my goals was to validate the absence of toxicity of new plasticizers as alternatives to phthalates in Leydig cells. I revealed two potential green plasticizers C6DB and DOS that do not cause adverse effects in different Leydig cell lines.

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.

Depuis quelques années, une biopsie testiculaire suivie d’une congélation du tissu testiculaire est proposée aux enfants atteints de cancer avant introduction d’un traitement gonadotoxique. Cette procédure de préservation de la fertilité est proposée avec l’espoir qu’une méthode de restauration de la fertilité soit développée. Le tissu testiculaire décongelé pourrait ainsi être utilisé afin d’effectuer une maturation in vitro, évitant la réintroduction de cellules tumorales, pour produire des spermatozoïdes. Ce travail de thèse a consisté, dans un premier temps, à évaluer la mise en place de la méthylation de l’ADN au sein du tissu testiculaire prépubère de souris au cours de la spermatogenèse in vitro. La culture de tissu testiculaire frais ou décongelé de souris prépubère permet le maintien des niveaux d’expression des ADN méthyltransférases 1 et 3a dans les spermatogonies et les spermatocytes. De plus, la méthylation de l’ADN est retrouvée jusque dans les spermatozoïdes produits in vitro. Par la suite, la qualité nucléaire des spermatozoïdes ainsi obtenus a été analysée. La culture de tissu testiculaire n’a pas d’impact sur le taux d’aneuploïdie, la condensation de la chromatine et la fragmentation de l’ADN spermatique. Cependant, la congélation suivie par la culture organotypique augmente la proportion de spermatozoïdes avec un ADN oxydé. Enfin, la fonctionnalité des spermatozoïdes produits in vitro a été analysée par micro-injection ovocytaire et la dynamique de différentes marques épigénétiques a été étudiée au cours du développement préimplantatoire. Les taux de développement embryonnaire sont diminués par l’utilisation de spermatozoïdes produits in vitro. Les niveaux des histones H3K4me3, H3K27me3 et H3K9ac sont peu modifiés dans les embryons issus de spermatozoïdes générés in vitro alors que la méthylation et déméthylation de l’ADN sont plus impactées. La production de spermatozoïdes après culture de tissu prépubère frais ou décongelé dans le modèle murin a permis de mettre en évidence que cette procédure n’est pas sans impact sur l’embryon précoce bien que la qualité des spermatozoïdes produits soit peu altérée. / In recent years, testicular biopsy followed by the freezing of testicular tissue has been proposed to children with cancer before the introduction of a gonadotoxic treatment. This fertility preservation procedure is offered with the hope that a fertility restoration method will be developed. The thawed testicular tissue could thus be used to perform in vitro maturation, avoiding the reintroduction of tumor cells, to produce spermatozoa. This thesis work first consisted in assessing the establishment of DNA methylation in mouse prepubertal testicular tissue during in vitro spermatogenesis. The culture of fresh or thawed mouse testicular testicular tissue allows the expression levels of DNA methyltransferases 1 and 3a to be maintained in spermatogonia and spermatocytes. In addition, DNA methylation is found even in in vitro produced spermatozoa. The nuclear quality of these spermatozoa was then analyzed. The culture of testicular tissue has no impact on sperm aneuploidy rate, chromatin condensation and DNA fragmentation. However, freezing followed by organotypic culture increases the proportion of spermatozoa with oxidized DNA. Finally, the functionality of in vitro produced spermatozoa was analyzed by oocyte microinjection and the dynamics of different epigenetic marks was studied during preimplantation development. Embryo developmental rates are decreased when using in vitro produced spermatozoa. The levels of H3K4me3, H3K27me3 and H3K9ac are slightly modified in embryos derived from spermatozoa generated in vitro whereas DNA methylation and demethylation are more affected. The production of spermatozoa after culture of fresh or thawed prepubertal tissue in the mouse model has shown that this procedure is not without impact on the early embryo, although the quality of the spermatozoa produced is relatively unaltered.