La testostérone libérée pendant la période périnatale joue un rôle crucial dans l'organisation permanente du système nerveux (SN) chez le mâle. À l'âge adulte, la testostérone joue un rôle activationnel permettant l'expression de fonction typique mâle. Dans le SN, la testostérone agit en activant directement le récepteur des androgènes (AR) ou indirectement les récepteurs des œstrogènes (ERα et ERβ), après conversion en œstradiol. Nous avons généré des souris invalidées pour l'AR ou l'ERβ sélectivement dans le SN, ainsi nous avons étudié l'implication relative de ces récepteurs dans la régulation du comportement sexuel par la testostérone chez le mâle. Les souris mâles mutantes, ont un tractus urogénital complet et sont fertiles. Nous avons montré qu'au niveau cérébral l'AR n'est pas nécessaire à l'organisation au cours du développement. Mais il est essentiel pour l'activation du comportement sexuel à l'âge adulte. Au niveau spinal, l'AR joue un rôle important à la fois dans l'organisation et l'activation du noyau spinal bulbocaverneux par la testostérone. Quant à l'ERβ, il ne semble jouer un rôle ni dans l'organisation ni dans l'activation du comportement sexuel mâle par la testostérone. Nous avons aussi évalué dans quelle mesure une exposition à de faible dose de Bisphénol A (BPA) peut interférer avec les effets centraux de la testostérone. Le BPA est un monomère considéré comme un perturbateur endocrinien. Nous avons montré que la différenciation sexuelle du SN par la testostérone n'était pas affectée par l'exposition périnatale. Mais le BPA semble perturber l'activation de la voie AR par la testostérone à l'âge adulte, nécessaire à l'expression du comportement sexuel.

En 2012, au Canada, il y a eu 26 500 hommes diagnostiqués avec un cancer de la prostate dont 4000 sont décédés. Il existe plusieurs traitements pour ce cancer, dont la chimiothérapie qui occasionne des effets secondaires importants et désagréables pour le patient. Pour contrer ces effets secondaires, un ciblage thérapeutique vers les cellules cancéreuses permettrait une action antitumorale plus précise et efficace. Le cancer de la prostate est hormono-dépendant dans 80 à 90 % des cas. Le projet consiste à trouver un nouveau moyen d'exploiter la 7α-allyl-testostérone pour fabriquer une série de composés originaux ayant un potentiel cytotoxique et/ou antiandrogénique. Dix nouveaux composés ont été synthétisés par une méthode originale à partir de la 7α-allyl-testostérone. La majorité de ces composés sont des amides obtenus avec des rendements globaux variant entre 4 % et 35 % sans optimisation. Tous les composés synthétisés ont été testés sur des cellules du cancer de la prostate hormono-dépendant (LNCaP) et hormono-indépendant (PC3). Certains composés ont montré une meilleure efficacité que le chlorambucil et l'acétate de cyprotérone. L'acide trans-4-(4-androstèn-17β-acétoxy-3-one-7α-yl)-but-2-ènoïque N-2-pyridyléthylamide (17) est le plus intéressant composé synthétisé avec son IC50 de 23,7 µM pour les cellules LNCaP et de 5,8 µM pour les cellules PC3. Avec cette activité, il possède une activité cytotoxique supérieure au chlorambucil (LNCaP : 52,1 µM et PC3 : 55,7 µM) sur les deux types de lignées cellulaires du cancer de la prostate. Certains de ces composés permettent d'envisager de nouvelles avenues de traitements contre les cancers de la prostate. De plus, la méthode de synthèse ouvre la voie à d'autres composés d'intérêt biologique dans le futur. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Synthèse, stéroïde, androgène, testostérone, cancer de la prostate, 7α-allyl-testostérone amide

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

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Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La sclérose en plaques (SEP) est une maladie démyélinisante dont les causes ne sont pas encore bien élucidées. Cependant, l’implication des réponses auto-immunes dans la mort des oligodendrocytes engendrant la destruction des gaines de myéline et le disfonctionnement axonal est bien documentée. Les thérapies actuelles utilisant des agents anti-inflammatoires et immunomodulateurs ciblent la réduction de l’inflammation et la progression de la maladie, mais leur efficacité reste limitée et décroit après un long traitement. Toutefois, une nouvelle stratégie de traitement, basée sur la capacité endogène du cerveau à réparer la myéline, commence à voir le jour.L’utilisation des hormones stéroïdes offre une grande opportunité, compte tenu de leurs actions pléiotropiques à la fois au cours du développement et chez les sujets adultes. Notre étude montre que les androgènes et les progéstagènes jouent un rôle très important dans la prolifération des oligodendrocytes et dans la réparation de la myéline. Ces stéroïdes permettent une remyélinisation au niveau des cultures organotypiques du cervelet de souris ou de rats après une démyélinisation par la lysolécithine. En outre, l’utilisation des souris knock-out pour le récepteur de la progestérone (PR-KO) montre l’importance de ce récepteur dans l’effet promyélinisant de la progestérone. De même, l’effet pro-remyélinisant des androgènes passe par l’intermédiaire de leur récepteur nucléaire (AR) puisque la Flutamide, agent antagonisant ces récepteurs, aboli complétement cette action. De même, l’utilisation des souris knock-out pour le récepteur de la progestérone montre l’importance de ce récepteur dans l’effet promyélinisant de la progestérone.L’influence de la testostérone et des ces métabolites sur la réparation de la myéline au niveau du corps calleux est aussi montrée in vivo, en traitant les souris C57Bl/6 par la cuprizone pendant 12 à 14 semaines. Le traitement de ces souris par la testostérone ou ces métabolites 5α- dihydrotestosterone (5α-DHT), 17β-estradiol ou par un agoniste synthétique fort, le 7α-methyl-19-nortestosterone (MENT) pendant 6 semaines, induit un remarquable recrutement des progéniteurs d’oligodendrocytes, suivie par une importante remyélinisation des zones démyélinisées. Le mécanisme d’action de ces androgènes implique le récepteur AR puisque aucun effet promyélinisant n’a été observé chez les souris dont l’AR est muté (tfm : testicular feminization mutation) et les souris ARNes/cre (mutation conditionnelle de l’AR dans les neurones et les cellules macrogliales). Les souris ArKO (Aromatse Knoctout) ne pouvant pas convertir la testostérone en estradiol sont aussi insensibles au traitement par la testérone.Ces travaux montrent que les stéroïdes jouent un rôle très important dans la remyélinisation in vitro et in vivo, fournissant une preuve expérimentale pour une utilisation des stéroïdes dans des essais cliniques futurs visant à réparer la myéline. / Multiple sclerosis (MS) is a very prominent demyelinating disease. The cause of demyelination in MS is not clear, however, it involves autoimmune responses and the death of oligodendrocytes accompanied by myelin destruction and axonal dysfunction. Currently available therapies including anti-inflammatory agents and immunomodulators are targeted to reduce inflammation and disease progression but their limited efficacy further decrease after prolonged treatment.However, another therapeutic strategy has gained recently much interest, is to boost the endogenous capacity of the brain to repair myelin.Steroid hormones offer an opportunity for therapeutic interventions in a wide range of tissue abnormalities because of their multiple actions during development and in adulthood. Our studies show that androgens and progestagens play pivotal role in oligodendrocyte proliferation and subsequent myelination. Androgens or progestagens promote remyelination after lysolecithin mediated myelin insult of organotypic cerebellar slices in culture. Moreover, remyelinating effects of testosterone can be blocked by flutamide, an androgen receptor (AR) inhibitor. Also, the remyelination induced by progestagens is abolished when cerebellar slices are used from progesterone receptors (PR) knockout mice.The influence of testosterone and its metabolites on myelin repair was also evident in toxininduced demyelination in vivo. Long-term cuprizone intoxication (12-14 weeks) of adult C57Bl/6 mice caused chronic and severe demyelination in the corpus callosum. Treatment of these mice with testosterone or its metabolites, particularly 5α-dihydrotestosterone (5α-DHT), estradiol-17β and potent testosterone analog 7α-methyl-19-nortestosterone (MENT) for 6 weeks results in a marked replenishment of the corpus callosum with oligodendrocytes and remyelination. Testosterone fails to stimulate remyelination in mice carrying testicular feminization mutation (Tfm) of AR in the cuprizone model. Furthermore, we demonstrate that testosterone directly targets neuronal and macroglial AR, because the specific ablation of neural AR in (ARNes/Cre) mice prevents the myelin repair in response to testosterone. Interestingly, blocking the conversion of testosterone into estrogens by knocking out the aromatase gene (ArKO mice), also impair the remyelinating effect of testosterone.In conclusion, we provide a strong evidence for a new role of progestagens and androgens in remyelination and thus present a sound experimental support for future clinical trials based on steroid hormone therapy for demyelinating disorders.

Le déclin des hormones sexuelles avec l'âge a été mis en cause dans le développement de nombreuses maladies. Chez les hommes, la baisse de la testostérone circulante est un prédicteur de la mortalité toutes causes mais son impact sur le risque cardiovasculaire est incertain. A partir de l'étude de cohorte des Trois Cités (3C), réalisée en France dans la population générale, j'ai étudié le rôle de la testostérone plasmatique dans la survenue des évènements artériels ischémiques chez les hommes de plus de 65 ans.J'ai montré, dans une première partie, que des taux diminués de testostérone étaient associés à des facteurs de risque cardiovasculaire. J'ai notamment confirmé le rôle central de la masse grasse et du diabète comme déterminants des androgènes. De plus, j'ai mis en évidence une association inverse entre la testostérone et l'épaisseur intima-media (EIM) des artères carotidiennes. J'ai montré que cette relation dépendait du statut inflammatoire systémique avec des variations significatives de l'EIM observées uniquement chez les hommes ayant des niveaux élevés de protéine C-réactive. En revanche, aucune association significative n'a pu être détectée entre les androgènes et la présence de plaques d'athérome.Dans une seconde partie, j'ai mis en évidence une relation originale en forme de J entre la testostérone et le risque de maladies artérielles ischémiques. Les hommes ayant des taux élevés ou diminués de testostérone présentaient un risque accru d'évènements artériels et cette relation ne dépendait pas des principaux facteurs de risque cardiovasculaire. Des résultats similaires étaient observés pour les cardiopathies ischémiques et les accidents vasculaires cérébraux ischémiques.Ces résultats suggèrent que des taux moyens de testostérone totale circulante (4-5 ng/mL) protègent des maladies artérielles ischémiques. Ce rôle modulateur des androgènes pourrait être lié à un processus de vieillissement précoce non spécifique.

Chez les mâles, la testostérone joue un rôle important dans l'expression des signaux sexuels attractifs pour la femelle. Cependant, de nombreuses études mettent en évidence l'effet négatif de la testostérone sur les défenses immunitaires ou la résistance aux parasites. Selon l'hypothèse du handicap immunitaire (ICHH, Folstad et Karter, 1992), ce compromis permettrait d'assurer l'honnêteté du signal sexuel ; les mauvais mâles ne pouvant pas exprimer de signaux sexuels de bonne qualité tout en gérant l'immunosuppression due à la testostérone. Ma thèse a pour objectif de définir le rôle de la testostérone dans l'honnêteté des signaux sexuels dans un contexte de communication multimodale. Elle permet également de comprendre les mécanismes physiologiques par lesquels la testostérone module les signaux sexuels acoustiques et visuels chez les mâles Hyla arborea, un amphibien connu pour utiliser ces deux types de signaux pour attirer les femelles. Nos résultats montrent que les signaux sexuels acoustiques et visuels chez cette espèce sont testostéronedépendants. En revanche, puisque la testostérone n'a pas d'effet immunosuppresseur dans notre étude, elle ne serait pas le médiateur direct de l'honnêteté des signaux chez cette espèce. D'un point de vue physiologique, l'effet de la testostérone sur le chant s'explique par l'amélioration des propriétés contractiles des muscles du tronc responsables du chant lié à une augmentation de l'efficacité mitochondriale. D'autre part, les analyses biochimiques montrent que la couleur du sac vocal varie linéairement avec la quantité de pigments caroténoïdes présents dans le plasma, qui pourrait être testostérone-dépendant. Enfin, cette thèse montre également que la testostérone agit sur le comportement de chasse permettant l'acquisition de ressources énergétiques et de caroténoïdes pour le chant et la couleur des mâles / In males, testosterone plays an important role on attractive sexual signal expression. However, numerous studies highlighted that testosterone also has negative effects on immunity defenses and parasite resistance capacity. According to the immunocompetence handicap hypothesis (ICHH, Folstad and Karter, 1 992), this trade-off assures signal honesty because only good males could express powerful signals while managing the immunosuppression of testosterone. My thesis aims to define the role of testosterone on the signal honesty in a multimodal communication context. Moreover it allows us to understand some physiological mechanisms involved in the modulation of acoustic and visual signals in males Hyla arborea, an amphibian known to use both acoustic and visual signals to attract females. Our results show that acoustic and visual signals are testosterone-dependent. In contrast, since testosterone has no immunosuppression effect in our study, it would not be the direct mediator of the signal honesty in this species. From a physiological point of view, the testosterone effects on calls could be explained through the positive effect of testosterone on trunk muscle mitochondrial efficacy and their contractile properties. Besides, biochemical analyses show that vocal sac coloration varies with the amount of carotenoid pigments present in the plasma that could be testosterone-dependent. Finally, this thesis also assumes that testosterone acts on the hunting behavior permitting the acquisition of energy resources and carotenoids for singing and coloration of males

La sélection sexuelle façonne la diversité du vivant par deux voies possibles : la sélection intersexuelle et la sélection intrasexuelle. S'il est bien évident que combiner les études portant sur ces deux voies d'action est le meilleur moyen pour comprendre la sélection sexuelle dans son entièreté, l'étude particulière de chacune d'elles reste une étape cruciale pour rendre compte de ses différents modes d’actions. Mon projet de doctorat suit une approche intégratrice pour répondre à ce besoin en ciblant à la fois les caractères phénotypiques sensés être sous sélection intrasexuelle, et les facteurs populationnels sensés modifier l'intensité de cette sélection. Mes recherches gravitent autour de la compétitivité pour l’accouplement des mâles d'une population sauvage d'un grand mammifère polygyne : le mouflon d'Amérique (Ovis canadensis). Cette population, sous forte sélection sexuelle, est idéale pour ce projet puisqu’elle est l’objet d’un suivi individuel détaillé depuis 1988 fournissant des données morphologiques et démographiques. Cette thèse se compose de quatre chapitres de recherche. Le chapitre 2 se concentre sur le rôle du phénotype dans la compétitivité pour l’accouplement des mâles. De façon indépendante et souvent expérimentale, les études montrent des liens entre le comportement reproducteur des mâles, leur morphologie, leur âge, et leur production de testostérone. Ce chapitre a donc pour objectif d’établir les relations entre ces trois niveaux phénotypiques en ciblant l’établissement du rang social, la longueur des cornes et la masse corporelle, et les concentrations fécales en métabolites de testostérone. Les résultats indiquent que le rang social est plus fortement lié à la production de testostérone qu’à la morphologie. De plus, la relation entre testostérone et rang social varie avec l’âge. Cette étude est un rare exemple d’intégration de plusieurs niveaux phénotypiques en nature dans le cadre de la sélection sexuelle. Le chapitre 3 explore les déterminants populationnels de la sélection intrasexuelle sur la longueur des cornes et la masse. La sélection est relative à un contexte de compétition donné. Or, les conditions de compétition intrasexuelle varient selon la composition des populations. En ciblant le nombre de compétiteurs, le sexe ratio adulte, et la structure d’âge, ce chapitre montre que la fluctuation de la sélection sexuelle, rarement montrée en nature, est déterminée par le seul effet du nombre de compétiteurs. De plus, cette étude montre que la sélection sexuelle est subie différemment selon l’âge. Cette étude est une des rares à établir un déterminisme écologique de la fluctuation de la sélection en nature. Le chapitre 4 replace l’étude de la sélection sexuelle dans le cadre plus large de la sélection totale sur les caractères sexuels secondaires. La valeur sélective est la contribution individuelle au bassin génétique des futures générations et est donc la pierre angulaire de l’évolution par sélection. En ciblant la relation entre phénotype et succès d’accouplement, les analyses de sélection sexuelle ne documentent donc que partiellement la relation entre le phénotype et la valeur sélective. Cette étude montre que des effets paternels peuvent accroitre la survie des descendants et intensifier l’effet de la sélection sexuelle sur les caractères. Le chapitre 5 compare des indices et mesures de sélection sexuelle. Depuis les années 1980, les arguments pour ou contre l’utilisation de mesures approximatives de la sélection sont débattus. L’objectif ce chapitre est de mettre à profit les données du suivi de Ram Mountain pour tester empiriquement des prédictions quant aux relations entre indices et mesures de sélection. Les résultats montrent que la sélection réalisée sur la longueur des cornes ne pourrait pas être correctement approximée par les indices d’asymétrie du succès reproducteur ni l’opportunité pour la sélection. Mes recherches de doctorat contribuent à raffiner la compréhension des mécanismes écologiques et évolutifs de la sélection intrasexuelle. De plus, l’emphase sur le rôle de la structure de la population dans la dynamique évolutive des caractères sexuellement sélectionnés permet de comprendre les mécanismes par lesquels l’exploitation humaine comme la chasse peut modifier les pressions de sélection affectant les populations sauvages.

Un animal qui s’approvisionne en groupe peut rechercher soi-même sa nourriture (tactique producteur) ou tenter de se joindre à des parcelles déjà découvertes par un autre individu (tactique chapardeur). Bien que les modèles de jeu producteur-chapardeur partent du principe que les gains moyens à l’équilibre associés à chacune de ces tactiques sont égaux et ne dépendent pas des caractéristiques des individus, de plus en plus d’études démontrent que le gain de chaque tactique est influencé par certaines caractéristiques phénotypiques (agressivité, capacités d’apprentissage,…). Dans cette étude, nous nous intéressons aux effets de la testostérone sur le choix des tactiques d’approvisionnement chez les mâles de diamant mandarin (Taeniopygia guttata). La testostérone est connue pour influencer le développement du cerveau et l’agressivité, nous avons donc testé les effets d’une exposition prénatale à la testostérone ainsi que durant l’âge adulte sur le choix des tactiques d’approvisionnement lorsque la nourriture est cryptique ou défendable. Nous avons réalisé deux expériences : nous avons tout d’abord utilisé la longueur du tarse ainsi que la différence entre les longueurs des doigts 2 et 4 comme des indicateurs de l’exposition prénatale à la testostérone puis testé si ces différences morphologiques se traduisent par des différences dans le choix des tactiques dans une condition défendable et une condition cryptique. Nous avons trouvé que le choix des tactiques chez les diamants mandarins était limité par le phénotype. Une exposition précoce à la testostérone au cours du développement prénatal pourrait donc être la cause d’au moins une part de la variation observée dans le choix des tactiques d’approvisionnement. Ensuite, nous avons manipulé le taux de testostérone plasmatique chez des mâles adultes grâce à des implants hormonaux sous-cutanés puis comparé le comportement des individus lorsqu’ils portaient un implant hormonal et un implant contrôle et ce, dans chacune des deux conditions d’approvisionnement. Nous n’avons mis en évidence aucun effet du taux de testostérone plasmatique sur le choix des tactiques à l’âge adulte. Nos résultats sont en accord avec l’hypothèse que le choix des tactiques d’approvisionnement peut être influencé par les hormones. Notre conclusion est que les hormones stéroïdiennes peut affecter le choix des tactiques via l’existence d’effets maternels dans le jeu producteur-chapardeur. / An animal foraging in groups can search for its own food (producer tactic) or try to join food patches previously discovered by another group member (scrounger tactic). Although producer-scrounger game models assume that the payoffs associated with both tactic are equal at equilibrium and so do not depend on individual characteristics, there is recent evidence that tactic choice is constrained by certain phenotypical traits (aggressivity, learning abilities…). In this study, we examined the effect of testosterone on tactic use in male zebra finches (Taeniopygia guttata). Because testosterone is known to affect both brain development and aggressiveness, we tested whether differences in testosterone exposure either during development or in adulthood had an effect on producer-scrounger tactic use, when food was cryptic or defendable. First, we measured the tarsus length and the distance between the end of the fourth and the end of the second digit as proxies of prenatal exposure to testosterone, and tested whether they were correlated with foraging tactic use under both conditions. We found that tactic choice in zebra finches is phenotypically constrained. We suggest that early exposure to sex hormones during the embryonic period could be responsible for at least a part of the variation in tactic choice. Second, we manipulated the circulating level of testosterone in adult male zebra finches using subcutaneous testosterone implants, and compared the behavior of individuals when they had either a control implant or a testosterone implant. This time we found no effect of plasmatic level of testosterone on tactic choice. Our results are consistent with the hypothesis that tactic choice in zebra finches could be mediated by hormones. Our finding that steroid hormones can affect tactic use provides evidence for maternal effects in producer-scrounger games.