Les récentes recherches suggèrent que la superovulation de vaches laitières sous une concentration élevée de progestérone permet de meilleurs résultats que la superovulation sous une basse progestéronémie pendant la première vague folliculaire. Nous émettions donc l’hypothèse qu’une basse progestéronémie pendant la phase lutéale, une problématique connue chez la vache laitière haute productrice, compromet le rendement en embryons suite à la superovulation de la deuxième vague folliculaire. Afin de tester cette hypothèse, 18 vaches laitières ont été superovulées à deux reprises avec deux protocoles distincts, dont un atteignant un niveau lutéal de progestérone (>2.5 ng/mL, le corps jaune comme source de progestérone) et l’autre un niveau sublutéal (<2.5 ng/mL, l’implant intravaginal comme unique source de progestérone). Le nombre d’embryons transférables était similaire entre les protocoles. Curieusement, nous avons obtenu un développement accéléré des follicules dans le protocole sublutéal (p = 0,002), un développement embryonnaire plus avancé (p = 0,01) et une qualité améliorée des embryons (p = 0,02) par rapport au protocole lutéal. Ces résultats suggèrent que des facteurs autres qu’une basse progestéronémie peuvent affecter le rendement en embryons. Une pulsatilité augmentée de la LH grâce à une basse progestéronémie pendant la deuxième vague folliculaire pourrait être responsable du développement folliculaire accru ainsi que du développement et de la qualité augmentés des embryons. Ces résultats indiquent que des niveaux sublutéaux de progestérone pendant la phase lutéale ne compromettent pas le résultat d’un traitement de superovulation mais, au contraire, peuvent améliorer certains aspects du rendement en embryons. / Recent research has suggested that superovulation of dairy cows under high levels of progesterone allows for better results than superovulation of cows under low levels during the first follicular wave. We therefore hypothesized that low levels of luteal progesterone, a known problem for high producing dairy cows, impair superovulatory outcome during the second follicular wave. To test this hypothesis, 18 lactating cows were superovulated twice with two different protocols, one creating a luteal level of progesterone (>2.5 ng/mL, corpus luteum as progesterone source) during the superovulation treatment, the other one inducing a subluteal level (<2.5 ng/mL, intravaginal implant as the only progesterone source). The number of transferable embryos was not significantly different between the two protocols. Interestingly, we obtained an accelerated development of follicles in the subluteal protocol (p = 0.002), a more advanced embryo development (p = 0.01) and enhanced embryo quality (p = 0.02) compared to the luteal protocol. These results indicate that factors other than low progesterone levels may determine the outcome of superovulation performed during the first follicular phase. Increased LH pulsatility in response to low levels of progesterone during the second follicular phase may be responsible for enhancing follicular development in our subluteal group, resulting in accelerated embryo development and improved embryo quality. These results indicate that subluteal levels of progesterone during the luteal phase do not impede superovulatory outcome, but may, in contrary, enhance certain aspects of the yield in embryos.

Les récentes recherches suggèrent que la superovulation de vaches laitières sous une concentration élevée de progestérone permet de meilleurs résultats que la superovulation sous une basse progestéronémie pendant la première vague folliculaire. Nous émettions donc l’hypothèse qu’une basse progestéronémie pendant la phase lutéale, une problématique connue chez la vache laitière haute productrice, compromet le rendement en embryons suite à la superovulation de la deuxième vague folliculaire. Afin de tester cette hypothèse, 18 vaches laitières ont été superovulées à deux reprises avec deux protocoles distincts, dont un atteignant un niveau lutéal de progestérone (>2.5 ng/mL, le corps jaune comme source de progestérone) et l’autre un niveau sublutéal (<2.5 ng/mL, l’implant intravaginal comme unique source de progestérone). Le nombre d’embryons transférables était similaire entre les protocoles. Curieusement, nous avons obtenu un développement accéléré des follicules dans le protocole sublutéal (p = 0,002), un développement embryonnaire plus avancé (p = 0,01) et une qualité améliorée des embryons (p = 0,02) par rapport au protocole lutéal. Ces résultats suggèrent que des facteurs autres qu’une basse progestéronémie peuvent affecter le rendement en embryons. Une pulsatilité augmentée de la LH grâce à une basse progestéronémie pendant la deuxième vague folliculaire pourrait être responsable du développement folliculaire accru ainsi que du développement et de la qualité augmentés des embryons. Ces résultats indiquent que des niveaux sublutéaux de progestérone pendant la phase lutéale ne compromettent pas le résultat d’un traitement de superovulation mais, au contraire, peuvent améliorer certains aspects du rendement en embryons. / Recent research has suggested that superovulation of dairy cows under high levels of progesterone allows for better results than superovulation of cows under low levels during the first follicular wave. We therefore hypothesized that low levels of luteal progesterone, a known problem for high producing dairy cows, impair superovulatory outcome during the second follicular wave. To test this hypothesis, 18 lactating cows were superovulated twice with two different protocols, one creating a luteal level of progesterone (>2.5 ng/mL, corpus luteum as progesterone source) during the superovulation treatment, the other one inducing a subluteal level (<2.5 ng/mL, intravaginal implant as the only progesterone source). The number of transferable embryos was not significantly different between the two protocols. Interestingly, we obtained an accelerated development of follicles in the subluteal protocol (p = 0.002), a more advanced embryo development (p = 0.01) and enhanced embryo quality (p = 0.02) compared to the luteal protocol. These results indicate that factors other than low progesterone levels may determine the outcome of superovulation performed during the first follicular phase. Increased LH pulsatility in response to low levels of progesterone during the second follicular phase may be responsible for enhancing follicular development in our subluteal group, resulting in accelerated embryo development and improved embryo quality. These results indicate that subluteal levels of progesterone during the luteal phase do not impede superovulatory outcome, but may, in contrary, enhance certain aspects of the yield in embryos.

Le récepteur de la progestérone (PR) est un cible pharmacologique majeure pour la contraception, et pour le traitement de certaines pertubations endocriniennes ainsi que des cancers hormono-dépendants de l’utérus et du sein. Chez la femme, PR est exprimé sous deux isoformes majeures PRA et PRB qui sont des facteurs de transcription fonctionnellement distincts. L’expression de PRA vs PRB est souvent altérée dans certaines situations pathologiques selon des mécanismes encore mal identifiés. Dans cette thèse, nous démontrons que des phosphorylations clés regulées par des MAPK distincts contrôlent la stabilité de PRB et PRA. PRA est sélectivement stabilisée par la p38 MAPK tandis que PRB est préférentiellement stabilisé par la p42/44 MAPK. Ces mécanismes différentiels régulent donc le rapport d’expression PRA/PRB de façon ligand-dépendente et mettent les fonctions progestatives sous le contrôle de l’activité des facteurs de croissance et des cytokines pro-inflammatoires. Or, dans les cellules cancéreuses, la suractivité de certains stimuli extracellulaires provenant de telles signalisations et activant préférentiellement p42/44 et/ou p38 MAPK, pourrait être à l’origine des pertubations du rapport PRA/PRB observées dans les tumeurs du sein. Afin d’explorer la contribution différentielle des isoformes du PR dans la signalisation cellulaire, nous avons élaboré un modèle cellulaire original permettant de contrôler l’expression de PRA et/ou PRB de façon conditionnelle, réversible et dose-dépendante. Par une approche transcriptomique, nous avons identifiés les gènes régulés de façon différentielle par PRA et/ou PRB en absence ou présence de l’hormone. Nous montrons que plusieurs aspects de la signalisation de PR comme la sélectivité de la régulation transcriptionnelle, la dialogue-croisée avec des facteurs de croissance ainsi que l’efficacité antiproliférative des antiprogestatifs dépendent de l’expression differentielle des isoformes du PR. Une nouvelle approche thérapeutique ou préventive possible dans les cancers hormono-dépendants pourrait consister à administrer des antagonistes du PR. Cependant, la plupart des antiprogestatifs disponibles comme la mifépristone présentent des effets agonistes partiels et ne sont pas sélectifs du PR, produisant ainsi des effets indésirables majeurs. Dans un projet collaboratif, et sur la base d’études cristallographiques de PR, nous avons synthétisé et caractérisé plusieurs dizaines de molécules antagonistes du PR, nommés APRn. L’étude des relations structure-fonctions de ces APRn a permis d’identifier les substitutions introduites dans la structure stéroïdienne qui sont responsables des propriétés agonistes/antagonistes de ces molécules. Plusieurs APRn sélectionnés sont dépourvus d’effets agonistes partiels, sont spécifiques du PR et inhibent son activité transcriptionnelle par un nouveau mécanisme d’action dit « passif », en raison de leur capacité particulière à inhiber le recrutement des corégulateurs transcriptionnels. Ces antagonistes sélectifs de PR offrent des perspectives thérapeutiques intéressantes dans les maladies de la reproduction et des cancers hormono-dépendants de l’utérus et du sein. L’ensemble de nos résultats apportent des informations nouvelles sur les mécanismes impliqués dans la sélectivité fonctionnelle des isoformes du PR en physiopathologie, ainsi que sur la possibilité d’un ciblage pharmacologique spécifique par de nouveaux antagonistes utilisables dans le traitement du cancer du sein. / Progesterone receptor (PR) is an essential pharmacological target for contraception, female reproductive disorders as well as for hormone-dependent breast and uterine cancers. Human PR is expressed as two major isoforms PRA and PRB which behave as distinct transcriptional factors. PRA vs PRB expression is often altered under pathological conditions notably breast cancer through unknown mechanisms. In this thesis we demonstrate that down-regulations of PRB and PRA proteins are negatively controlled by key phosphorylation events involving distinct MAP kinase signaling. PRA is selectively stabilized by p38 MAPK whereas p42/44 MAPK specifically controls PRB stability leading to unbalanced PRA/PRB ratios in a ligand sensitive manner. In cancer cells, elevated extracellular stimuli such as epidermal growth factors or pro-inflammatory cytokines that preferentially activate p42/44 or p38 MAPK respectively may result in opposite variations in PRA/PRB expression ratio. These results may explain altered PRA/PRB ratios often associated with breast tumors. To get a mechanistic understanding of how varied PRA/PRB ratio contributes in cell signaling, we generated an original bi-inducible PR-isoform cell model allowing selective, reversible and dose-dependent expression of PRA and/or PRB, enabling fine-tune adjustment of PRA/PRB ratio in the same cells. Using this cell-based system, we undertook genome-wide transcriptomic studies to investigate transcriptional regulation driven by unliganded and liganded PR isoforms. We report that several aspects of PR signaling such as target gene selection/transcriptional regulation, cross-talk with growth factors and antiproliferative efficacy of antiprogestin are highly dependent upon variation in PRA/PRB ratio. A new potential therapeutic strategy in PR-dependent pathological conditions may rely on the use of PR antagonists. Most of the currently available antiprogestins such as mifepristone present partial agonist activity and are not selective to PR leading to undesirable side effects. Therefore, in a collaborative project we have synthesized and characterized several new PR antagonist compounds named as APRn. Structure-activity relationship studies allowed identification of the key substitutions in steroidal skeleton responsible for agonist/antagonist character of these molecules. Several selected APRn lack partial agonist effect, are PR specific and inhibit PR transcriptional properties through a new passive mechanism of action i.e. impaired recruitment of transcriptional coregulators. Such PR selective antagonists devoid of partial agonist character might provide important therapeutic perspectives for various reproductive tract abnormalities and hormone-dependent uterine and breast cancers. Altogehter, our results provide mechanistic insights into the functional selectivity of PR isoforms and their pharmacological targeting by the use of PR antagonists.

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.

Les hormones ovariennes sont impliquées dans le développement du cancer du sein des femmes porteuses de mutations du gène BRCA1. L'étude du tissu mammaire normal de femmes mutées et non mutées nous a permis de montrer des altérations de la signalisation de l'estradiol et la progestérone dans un modèle de greffes chez la souris. Ces dérégulations concernent l'activité proliférative et l'expression des récepteurs hormonaux, et sont hétérogènes d'une patiente mutée à l'autre. De plus, une diminution de l'expression de la forme phosphorylée en sérine 211 du récepteur des glucocorticoïdes a été mise en évidence dans le tissu muté BRCA1. Ces observations posent la question de la place d'unantiprogestatif/anti-glucocorticoïde tel que l'ulipristal acétate (UPA) dans le traitement préventif des femmes mutées pour BRCA1. Les effets de l'UPA ont été caractérisés in vitro dans les cellules mammaires normales pour préciser les conséquences de son utilisation sur le sein. Son action a ensuite été examinée sur les xénogreffes de sein de patientes mutées et non mutées. Nous montrons que l'UPA est capable d'inhiber la prolifération du tissu muté lorsqu'elle est induite par la progestérone. Ce résultat encourage son utilisation dans la prévention tumorale mais indique une spécificité d'action en fonction des dérégulations hormonales associées au tissu muté.

La première ovulation induite par effet mâle chez la brebis anovulatoire en anoestrus saisonnier est souvent accompagnée d’un développement de cycles courts qui peuvent être contrecarrés par un traitement progestatif préalable. Nos travaux ont montré que la réponse au mâle est plus rapide en fin d’anoestrus en raison d’une sélection à J0 de follicules dont le stade de développement est plus avancé. En parallèle, ils apportent de nouvelles connaissances sur le mécanisme d’action par lequel la progestérone parvient à supprimer les cycles courts induits par effet mâle, en modulant certaines caractéristiques de la dynamique de croissance folliculaire et en améliorant l’activité stéroïdogénique des follicules préovulatoires. Cependant, d’autres études sont nécessaires pour étudier l’impact de ces effets sur la qualité ovocytaire et la fertilité de ces premières ovulations induites par effet mâle sur un plus grand nombre d’animaux. / The first ovulation induced by male effect in anestrous ewes during the non-breeding season usually result in the development of short cycles that can be avoided by progesterone priming. Our results show that ewes ovulate earlier in June due to selection at J0 of follicles in a more advanced stage of development. However, these observations seem to be unrelated to the luteal outcome after male effect. In parallel, we demonstrate the positive effect of progesterone on the completion of follicular growth and the improvement of the ability of these follicles to respond properly to LH surge and to synthesis ovarian steroids. However, further studies are required to understand whether these changes have functional consequences on the quality of oocytes induced by the male effect and in fertility after male effect on a large number of animals.

Résumé : Le sFlt1 semble être un bon marqueur de la prééclampsie (PE). Nous avons évalué dans le cadre d’un essai randomisé contrôlé (MOMA), l’impact sur l’issue de grossesse d’un suivi rapproché de femmes identifiées comme « à risque » par un taux élevé de sFlt1 plasmatique entre 24 et 29 SA. Dans cet essai 939 nullipares ont été incluses en 2 bras (sflt1 connu ou non connu). Nos résultats ne montrent pas d’amélioration de l’issue de grossesse et suggèrent que l’inefficience de l’intervention (suivi rapproché) en est la cause la plus probable. Aussi la mesure du sFlt1 pour prédire la survenue d'une PE ne semble pas utile tant qu’un traitement efficace n’est pas à disposition. Des anomalies de la stéroïdogénèse placentaire ont été retrouvées associées à la PE. 90 échantillons issus de la cohorte MOMA répartis en trois groupes (25 PE, 25 retard de croissance intra utérin (RCIU) sans PE et 40 contrôles) ont été utilisés pour évaluer le profil stéroïdes par la technique fiable de GC/MS (entre 24 et 29 SA) - soit avant les signes cliniques -. Nous avons mis en évidence dans le groupe PE un défaut d'aromatisation des androgènes par le calcul du ratio estradiol/Δ4-Dione (sang) et un défaut d’expression de l’aromatase (placenta). Tout comme les taux significativement bas de sulfate de prégnénolone retrouvés, ce défaut d’aromatisation semble spécifique de la PE car ils n’ont pas été observés dans le groupe RCIU. Ces modifications s'inscrivent dans une dérégulation du profil stéroïdien global. Nous avons en effet observé dans les groupes PE et RCIU, un excés de 20α-dihydro-progestérone (20α-DHP) et un ratio 20α-DHP/Progestérone significativement élevé. Les stéroïdes sexuels partagent des voies de signalisation communes avec les facteurs angiogéniques, faisant inscrire aisément l’hypothèse « anomalies de la stéroïdogénèse » dans les concepts actuels de la physiopathologie de la PE. Les liens entre perturbations de la stéroïdogénèse et la prééclampsie sont discutés. / Abstract : sFlt1 appears to be a good biomarker of preeclampsia (PE). The impact on pregnancy outcomes of close monitoring of women identified as "at risk" at 24 and 29 weeks of gestation (weeks) by a high level of plasma sFlt1, was evaluated in a randomized controlled trial (MOMA). 939 nulliparous women were included in 2 arms (sFlt1 known or unknown). Our results do not show any improvement of pregnancy outcomes and suggest that the inefficiency of the intervention (close follow-up) is the most likely cause. Thus, routine sFlt1 screening to predict the occurrence of PE does not seem useful until effective treatment is available. Abnormalities of placental steroidogenesis have been associated with PE. 90 samples from the MOMA cohort divided into three groups (25 intra-uterine growth retardation (IUGR) without PE, 25 PE and 40 controls) were used to assess by the reliable GC / MS technique, the steroid profile (between 24 and 29 weeks)before the development of clinical signs. In the PE group, we showed abnormal androgen aromatization, by calculating the estradiol/Δ4-Dione ratio (blood), and a lack of expression of placental aromatase. Similarly to the significantly low levels of pregnenolone sulfate found, this lack of aromatization seems specific to PE as they are not found in the IUGR group. These modifications are part of a deregulation of the overall steroid profile. In the PE and IUGR groups, we observed an excess of 20α-dihydroprogesterone (20α-DHP) and a significantly high 20α-DHP/Progesterone ratio. Sex steroids share common signaling pathways with angiogenic factors which easily integrate the "steroidogenesis abnormalities" hypothesis in the current concepts in the pathophysiology of PE. Links between disturbances of steroidogenesis and preeclampsia are discussed.

La caféine, une puissante stimulant respiratoire, est largement utilise pour traiter l'apnée du prématuré. Cependant, elle réduit mais n'élimine pas l'apnée et on ignore si ces effets sont spécifiques au sexe. Récemment, la progestérone qui est également un stimulant respiratoire a été proposée pour traiter l'apnée qui persiste à la caféine. Nos données antérieures chez le rat nouveau-né indiquent que la progestérone améliore la réponse ventilatoire à l'hypoxie et réduit la fréquence de l'apnée. Ici, nous avons testé l'hypothèse que l'ajout de progestérone améliore la respiration et diminue la fréquence de l'apnée de manière sexe-dépendant chez le rat de 12 jours de vie et sous traitement quotidien à caféine, telle qu'elle est utilisée en clinique. Nos résultats démontrent que chez le rat mâle préalablement traité avec de la caféine, la progestérone diminue la ventilation et augmente la fréquence de l’apnée en condition de normoxie et en réponse à l’hypoxie. Par contre, chez la femelle, la progestérone diminue la fréquence respiratoire seulement en réponse à l'hypoxie. Cependant, l’administration de la caféine en normoxie comme en hypoxie a réduit de maniére plus importante la fréquence de l’apnée chez le rat femelle que chez le mâle. Ces résultats indiquent une meilleure efficacité de la caféine dans le contrôle de l'apnée chez le rat nouveau-né femelle. Les mécanismes sous-jacents de ces observations sexe spécifique de la caféine sur les irrégularités respiratoires doivent être étudiés plus en détail. De plus, nos résultats suggèrent que l'administration chronique de la caféine à des rats nouveau-nés peut induire des changements au niveau des neurotransmetteurs qui modifient le rôle de la progestérone comme stimulant respiratoire. / Caffeine is a potent respiratory stimulant and a widely used treatment for apnea of prematurity. However, caffeine reduces, but does not eliminate apnea and it is not known if these effects are sex-specific. Recently, progesterone which is also a respiratory stimulant, has been proposed to treat apnea persistent with caffeine. Our previous data in newborn rats indicate that progesterone enhances the ventilatory response to hypoxia and reduces apnea frequency. Here, we tested the hypothesis that the addition of progesterone to daily caffeine administration, as used in clinic, enhances respiration and decreases apnea frequency in a sex-dependent manner in 12 day old rats. Our results show that, in rats treated with caffeine progesterone depressed ventilation under normoxia and in response to hypoxia. Whereas in female rats, progesterone decreased the respiratory frequency only in response to hypoxia. However, during normoxia and hypoxia, chronic caffeine administration reduced apnea frequency more in female than male rats. These results indicate a better efficiency of caffeine in controlling apnea in newborn female rats. The underlying mechanisms of these sexspecific effects of caffeine on breathing irregularities need further investigation. In addition, our results suggest that chronic caffeine administration to newborn rats may induce changes in neurotransmitters milieu that consequently affect the role of progesterone as a respiratory stimulant.

Le récepteur de la progestérone (PR) est un acteur majeur du développement de la glande mammaire. Dans les cellules épithéliales normales, PR est exprimé sous deux isoformes PRA (94 kDa) et PRB (116 kDa) de façon équimolaire. Il est établi que celles-ci ont un impact important sur le développement des cancers du sein, mais leurs rôles dans l’évolution métastatique reste très mal connus. Le ratio d’expression PRA/PRB étant souvent déséquilibré dans les tumeurs mammaires, nous avons analysé le turnover des deux isoformes. Nous avons démontré que PRA et PRB sont les cibles de modifications post-traductionnelles dirigées par les MAPK qui tendent à stabiliser l’une ou l’autre isoforme de manière sélective. Ainsi, Erk1/2 (p42/44) inhibe la dégradation de PRB tandis que la p38 stabilise PRA. Il en résulte que le ratio PRA/PRB varie de façon importante en fonction des signalisations extracellulaires impliquant les facteurs de croissance et les cytokines inflammatoires souvent exacerbés dans les cancers. Pour mieux étudier les effets différentiels de PRA et PRB, nous avons établi un modèle cellulaire original exprimant de manière bi-inductible l’une ou l’autre isoforme de PR, à partir de la lignée cellulaire MDA-MB 231 provenant d’une métastase de cancer du sein. En étudiant les variations induites par PRA ou PRB sur le transcriptome de ces cellules, nous avons identifié les gènes cibles spécifiques de ces isoformes. Parmi-eux se trouvent de nombreux gènes impliqués dans les cancers, notamment agissant sur la prolifération, la survie et la motilité cellulaires comme uPA et PAI-1. De plus, en analysant la migration cellulaire, nous avons mis en évidence un effet pro-migratoire de PRB particulièrement important en absence d’hormone. En recherchant la cause de ces effets, nous avons découvert que PRB était colocalisé et interagissait avec la kinase d’adhésion focale (FAK) qu’il active au niveau des points d’adhésion focaux. Ces travaux soulignent l’incidence du ratio PRA/PRB et du statut du ligand sur les métastases du cancer du sein, aussi bien au niveau de la sélectivité transcriptionnelle que celui des régulations non génomiques impactant la migration cellulaire. Nous suggérons la possibilité de cibler les tumeurs mammaires par des antagonistes sélectifs de PR et des inhibiteurs des voies de signalisation des MAPK ou de FAK. / Progesterone receptor (PR) is a major actor of mammary gland development. PR is equally expressed as two main isoforms PRA (94 kDa) and PRB (116kDa) in the mammary gland epithelium. However, breast cancer progression has been associated with abnormalities of their expression ratio through undefined mechanisms. In this study, using a stably transfected cell line, we showed that PRA and PRB stabilizations are differentially regulated by Erk1/2 (p42/44) and p38 MAPKs respectively, leading to strongly influence PRA/PRB ratio. These results highlight the impact of growth factors and inflammatory cytokines on PRA/PRB imbalance in cancer cells. To study the differential effect of PR isoforms, we established an original bi-inducible cell line expressing either PRA and/or PRB. By analyzing variations induced by PRA and PRB on such cell transcriptomes, we identified the isoform-specific targets genes by DNA microarrays. Most of them are implicated in cancers, notably acting on cell proliferation, survival and motility. Furthermore, focusing our studies on cell migration, we showed that PRB acts as a pro-migratory factor particularly powerful in the absence of ligand. We discovered that PRB colocalized and interacted with the focal adhesion kinase (FAK) that was activated in focal adhesion points. Our results highlight the impacts of both PRA/PRB ratio and ligand status on metastatic evolution, in the contexts of transcriptional regulation as well as non-genomic events. We suggest the possibility to target mammary tumors by PR-selective antagonists and/or inhibitors of MAPK and FAK signalings.

Les stéroïdes sexuels ne sont pas impliqués uniquement dans la reproduction, ils sont également actifs dans le système nerveux où ils exercent des effets neuroprotecteurs. La mitochondrie a un rôle central dans la synthèse de l’énergie cellulaire et le contrôle du stress oxydant. Ces fonctions mitochondriales seraient une cible potentielle des effets des stéroïdes sexuels dans le cerveau. Deux approches ont été développées au cours de ce travail de thèse : une approche physiologique avec l’étude de l’influence des stéroïdes endogènes sur la fonction mitochondriale cérébrale et une approche thérapeutique en utilisant le modèle expérimental de l’ischémie cérébrale et du traitement par la progestérone. Pour analyser l’influence des stéroïdes endogènes, nous avons comparé le fonctionnement de la phosphorylation oxydative (consommation d’oxygène ou « respiration » et activités enzymatiques) ; le niveau du stress oxydant (pool de glutathion mitochondrial et inactivation oxydative de l’aconitase mitochondriale) et les taux cérébraux de stéroïdes dans des groupes de souris mâles et femelles soit jeunes adultes intactes ou gonadectomisées (3 mois) ; soit âgées (20 mois). Nous avons montré que la respiration NADH-dépendante est plus importante et que le stress oxydant mitochondrial est moins important chez les femelles que chez les mâles jeunes. Cette différence n’existe plus chez les souris âgées et est abolie après ovariectomie mais pas après orchidectomie, ce qui démontre l’influence des stéroïdes ovariens. Les taux cérébraux importants de prégnènolone et de progestérone chez les souris jeunes femelles par rapport aux jeunes mâles pourraient être impliqués dans le dimorphisme sexuel observé.Les modifications de la respiration mitochondriale induites par l’ischémie cérébrale sont également différentes entre les mâles et les femelles dans notre modèle. La respiration NADH-dépendante est diminuée dans les deux sexes, mais la respiration FADH2-dépendante est diminuée spécifiquement chez les femelles. Le stress oxydant mitochondrial est augmenté dans les deux sexes. L’administration de progestérone permet de restaurer la respiration FADH2-dépendante chez les femelles et la respiration NADH-dépendante ainsi que le pool de glutathion mitochondrial dans les deux sexes. Ce travail a permis de mettre en évidence des différences de fonctionnement mitochondrial cérébral chez les souris mâles et femelles jeunes et d’identifier la phosphorylation oxydative et le stress oxydant mitochondrial comme cibles d’action des effets neuroprotecteurs de la progestérone lors de l’ischémie cérébrale. / Besides the reproduction control, sex steroids also act on nervous system and exert neuroprotective effects. The mitochondria are centrally involved in cellular energy synthesis and oxidative stress regulation and constitute a potential target of steroids effects on brain. The aim of our study was twofold: (1) to study the influence of endogenous steroids on brain mitochondrial function in physiological conditions ; (2) to determine the effects of progesterone on mitochondrial function when used as therapeutic agent in an experimental model of cerebral ischemia. To analyze the influence of endogenous sex steroids, the oxidative phosphorylation system (oxygen consumption or “respiration” and enzymatic activities) and mitochondrial oxidative stress (glutathione pool and mitochondrial aconitase oxidative inactivation) were analyzed in brain mitochondria of young adult male and female mice (3-month-old), intact and after gonadectomy, and of aged male and female mice (20-month-old). Our results showed that young adult females have lower oxidative stress and a higher NADH-linked respiration rate as compared to young adult males. This sex difference was suppressed by ovariectomy but not by orchidectomy and no longer existed in aged mice. Concomitant analysis of brain steroids suggest that the major male/female differences in brain pregnenolone and progesterone levels may contribute to the sex differences observed in brain mitochondrial function.We have also shown that the decrease of brain mitochondrial respiration induced by ischemia is different according to sex in our experimental model. The NADH-linked respiration decreased after ischemia in males and female but a decrease of FADH2-linked respiration only occurred in females. Ischemia induced oxidative damages in both males and females. Progesterone restored NADH-linked respiration in both sexes and FADH2-linked respiration in females. Progesterone also preserved mitochondrial glutathione pool in both sexes. Our findings point to a sex difference in brain mitochondrial function of young male and female mice and identify the oxidative phosphorylation system and the mitochondrial oxidative stress as targets of the neuroprotective effects of progesterone.