La stabilité de l’information génétique est d’une importance cruciale pour la fonction normale et la reproduction de tous les êtres vivants. Or, la capacité de fertilisation chez l’homme est habituellement mesurée en considérant la concentration, la motilité et la morphologie des spermatozoïdes. Cependant, ces paramètres ne prennent pas en considération l’intégrité du matériel génétique. Pourtant, de fortes évidences démontrent que la spermiogenèse, qui est la phase haploïde de la spermatogenèse durant laquelle se produit un important remodelage de la chromatine, serait une importante source d’instabilité génétique. En effet, des bris transitoires de l’ADN surviennent durant la spermiogenèse au même moment que l’hyperacétylation des histones H4 et la stimulation de l’hyperacétylation de H4 par traitement à la trichostatine A stimule la formation de cassures dans l’ADN. Ainsi, des histones acétyltransférases (HATs) pourraient affecter la compaction et l’intégrité de l’ADN et par conséquent le potentiel fertilisant du gamète mâle. Il est donc important d’identifier l’histone acétyltransférase impliquée dans l’hyper acétylation des histones H4 durant la spermiogenèse, puisqu’il s’agit d’un processus possiblement important pour la fertilité de l’homme. À la suite d'analyses par spectrométrie de masse d’échantillons protéiques de testicules de souris possédant la propriété d'acétyler l’histone H4 aucune HAT n’a été identifée. Par contre, la protéine mitochondriale ACAT1, qui catalyse la transformation réversible de deux acétyl-CoA en CoA et acétoacétyl-CoA, a été détectée. Ces observations permettent d’émettre l’hypothèse que cette protéine pourrait jouer un rôle dans la spermiogenèse en augmentant le niveau d’acétyl-CoA chez les spermatides en élongation. En effet, puisque selon mes résultats les histones H4 sont en mesure de s’auto-hyperacétyler, on peut supposer qu’une augmentation du niveau d’acétyl-CoA causerait une acétylation de ces histones à l’échelle du génome, permettant ainsi la poursuite de la spermiogenèse et éventuellement la formation de spermatozoïdes matures et fonctionnels.

Les microtubules sont des éléments du cytosquelette, composées d'hétérodimères de tubuline de type α et β. Ils jouent un rôle important dans plusieurs processus cellulaires, dont le transport cytoplasmique, la mobilité et la division cellulaire. Cependant, les mécanismes par lesquels les microtubules sont adaptés à ces rôles très différents restent largement méconnus.Les modifications post-traductionnelles de la tubuline pourraient contribuer à la diversité de fonction des microtubules. Parmi celles-ci, la polyglutamylation pourrait jouer un rôle important en changeant d'une manière importante les propriétés des microtubules, et les adaptant ainsi à leurs différents rôles. La polyglutamylation correspond à l'addition de longues chaînes latérales d'acides glutamiques aux extrémités C-terminales des tubulines α et β. Ces régions sont des sites connues d'interactions de la tubuline avec ses protéines associées (MAP) et les moteurs moléculaires. Au cours de mes travaux, j'ai étudié le rôle de polyglutamylation de la tubuline dans le développement des spermatozoïdes. En utilisant la souris et la drosophile comme organismes modèles, j'ai montré que le changement de niveau de polyglutamylation de la tubuline dans les spermatozoïdes, soit par une régulation positive soit par régulation négative, provoque des anomalies structurales des spermatozoïdes et entraîne une stérilité des mâles. J'ai également étudié la rôle de la katanine, un enzyme coupant les microtubules, effecteur potentiel de la polyglutamylation. J'ai montré qu'en absence de la katanine, la production des cellules germinales est gravement compromise chez les mâles, provoquant également une stérilité. Pris ensemble, ces résultats démontrent que la régulation de polyglutamylation de la tubuline est indispensable pour le développement correct des spermatozoïdes et que son effet pourrait être médié par la katanine, enzyme dont l'activité pourrait dépendre de la polyglutamylation de la tubuline.Durant mes travaux, j'ai également développé une nouvelle technique de production des microtubules différentiellement glutamylés. En utilisant comme matière primaire de la tubuline de cerveau porcin, hautement polyglutamylée, j'ai réalisé une déglutamylation produisant ainsi une tubuline déglutamylée. En utilisant les deux types de microtubules (avec ou sans polyglutamylation), il est possible de tester si les interactions entre les microtubules et les MAP dépendent de la polyglutamylation de la tubuline. / Microtubules are essential cytoskeletal elements composed of α- and β-tubulin heterodimers. They are involved in a number of cellular processes, including intracellular transport, cell motility and cell division. However, how microtubules can adapt to all these different functions remains largely unknown. One of the mechanism, which could contribute to microtubule diversity are posttranslational modifications of tubulin. Among tubulin modifications polyglutamylation has a high potential for changing microtubule properties and thus adapting them to different roles. It consists of addition of long glutamate side chains to multiple glutamate residues located in the C-terminal tail of both α- and β-tubulin, which are known as interaction sites for many microtubule associated proteins (MAPs) and molecular motors. In my studies I focused on the role of polyglutamylation in sperm development. Using mice and Drosophila as model systems, I showed that changing the levels of this modification, either by up- or downregulation, results in the assembly of structurally abnormal sperm and causes male sterility. In addition, I also addressed the role of one of the potential effectors of polyglutamylation, a microtubule-severing enzyme called katanin. I demonstrated that in the absence of katanin the production of male germ cells is severely compromised leading to male sterility. Taken together my data suggest that proper balance of tubulin polyglutamylation is essential for sperm development and that its effects may be mediated by katanin whose activity has been proposed to be dependent on tubulin polyglutamylation. Moreover, during my PhD project I developed a method for production of differentially glutamylated microtubules. Using porcine brain tubulin, which is known to be highly glutamylated, as a starting material I perform deglutamylation to obtain the non-glutamylated version of it. Obtaining these two types of tubulin allows now to directly testing whether the interactions between microtubules and the MAPs of interests are dependent on tubulin polyglutamyaltion.

L'étude de la reproduction chez les téléostéens est fondamentale pour comprendre le devenir des populations ichtyologiques déterminantes pour l'équilibre des milieux aquatiques, et ce, dans un contexte de changement climatique global qui aura pour effet de modifier les aires de répartitions des espèces ainsi que leurs stratégies de reproduction afin de garantir la survie de la progéniture. La maturation sexuelle de la perche soleil (Lepomis gibbosus), à partir d'un échantillon de162 femelles et 157 mâles, a été étudiée dans une retenue artificielle du Nord-Est de la France (réservoir du Mirgenbach) recevant les eaux échauffées de la centrale électronucléaire de Cattenom. La perche soleil, de la famille des centrarchidés, est originaire d'Amérique du Nord et a été introduite en Europe en 1880. Depuis son introduction, elle a colonisé tout le réseau hydrographique français. Cette espèce, occupant la zone littorale, est actuellement présente dans 28 pays d'Europe et d'Asie mineure, mais elle n'est considérée invasive que dans le sud et le centre de l'Europe. Dans la présente étude, l'effort de reproduction a été étudié chez les femelles et les mâles, à partir de l'indice gonado-somatique (IGS) et de profils de maturité gonadique, définis à partir d'observations histologiques. Les données acquises concernent, d'autre part, la croissance et la longévité de cette espèce dans ce cas particulier d'écosystème échauffé. Dans ce contexte, la maturation sexuelle est précoce par rapport aux autres populations de perches soleil localisées à des latitudes similaires. (Age de maturité : 1 an), et les mâles entrent en maturation un mois avant les femelles. La croissance des juvéniles est rapide (LT>70mm à 1 an), excepté chez les petits mâles cocufiants, mais la longévité (3 ans) est inférieure à celles rencontrées dans d'autres sites d'Europe (4 à 8 ans). Cette précocité a également été observée chez d'autres espèces dans des sites d'Europe recevant des eaux échauffées, cependant des anomalies ovocytaires avaient été observées, ce qui n'est pas le cas pour les individus du réservoir du Mirgenbach. De part ses conditions thermiques, le réservoir du Mirgenbach constitue un modèle intéressant pour étudier les conséquences du changement climatique global sur la biologie des poissons / The study of teleost reproduction is fundamental in order to understand the future of ichthyologic populations, determinant for the balance in aquatic environments, and this, in a context of global warming which will affect distribution zones of species as well as their reproductive strategies in order to guarantee survival of their progeny. Sexual maturation in pumpkinseed (Lepomis gibbosus) has been studied in an artificial basin in north-eastern France (Mirgenbach Reservoir) which receives over-heated water from the Cattenom nuclear power plant. Pumpkinseed, a centrarchid fish specie, is native to North America but has been introduced in Europe in 1880. Since its introduction, it has colonized the entire French hydrographic network. This specie, predominantly littoral, is already established in at least 28 countries in Europe and Asia Minor, but is currently considered to be invasive mainly in southern and central Europe. In our study, the reproductive effort was studied in both sex, using gonado-somatic index (GSI) and gonadal maturity stages obtained from histological observations. Growth and longevity have also been studied. A sample of 162 females and 157 males was collected for this work. In this context of warm thermal environment, sexual maturation is precocious compared to other pumpkinseed populations located at similar latitudes (age at maturity: 1 year), and the males mature one month before the females. The juvenile growth rate is high (LT>70mm at 1 year old), except for the small male cuckolders, but longevity (3 years) is lower than at the other sites in Europe (4 to 8 years). This precocity was also observed in other species at sites receiving over-heated nuclear plant discharge water, however oocyte abnormalities were observed which was not the case for the pumpkinseed population in the Reservoir Mirgenbach. The thermal conditions of the Mirgenbach Reservoir confer to this site a good opportunity to evaluate the consequences of the Global Warming on fish biology

Les cellules souches spermatogoniales (SSCs) constituent la population de cellules germinales initiales support de la production des spermatozoïdes tout le long de la vie d’un individu. Ces cellules caractérisées par leur capacité d’auto-renouvellement et de différenciation maintiennent ainsi une réserve et garantissent la production continue de cellules germinales différenciées. Chez les mammifères, plusieurs marqueurs permettant de reconnaitre cette population cellulaire au sein du testicule ont été identifiés. De plus, parmi ces marqueurs, certains permettent d’isoler et de purifier les SSCs. Ils ont ainsi permis d’aborder les mécanismes de régulation du devenir des SSCs par des expériences menées in vitro et in vivo. En revanche, la biologie de ces cellules est beaucoup moins connue chez les vertébrés non mammaliens, en particulier chez les poissons téléostéens. Notre modèle d’étude, la truite arc-en-ciel (Oncorynchus mykiss) est caractérisée par une spermatogenèse cyclique et fortement saisonnée. La croissance du testicule immature, la prolifération active des spermatogonies à la puberté, et la quiescence de ces dernières en fin de cycle semblent être des étapes clés de régulation du devenir des SSCs. Grâce à l’analyse des profils d’expression au cours du cycle spermatogénétique et dans des fractions de cellules testiculaires isolées, nous montrons la conservation d’expression de gènes décrit comme marqueurs de SSCs chez les mammifères (pou2, plzf, nanos2 et 3, gfra1) dans les populations de spermatogonies A indifférenciées de truite. En particulier, gfra1 et nanos2 identifient tous deux une sous-population de cellules au sein des spermatogonies. Nous proposons donc que les cellules gfra1+ et/ou nanos2+ sont des SSCs au sein du testicule de truite. Par ailleurs, nous montrons que l’orthologue truite de gdnf, ligand de gfra1 et régulateur majeur du maintien des SSCs chez la souris, est exprimé très fortement juste avant la fin de cycle spermatogénétique. Cette expression corrélée avec un pic de sécrétion plasmatique de Fsh suggérait une régulation positive de gdnf par cette hormone. Notre étude in vitro n’a pas permis d’aboutir aux mêmes conclusions, mais cette technique ne reflète pas toutes les régulations réciproques ni le rôle des autres facteurs in vivo. En conclusion, nous avons découvert des marqueurs probables de SSCs chez la truite. En particulier, gfra1 et nanos2 qui permettront une analyse plus approfondie de la biologie des SSCs chez les téléostéens. De plus, l’expression de gdnf et de son récepteur dans le testicule, régulée en fonction du stade du cycle spermatogénétique, nous permet d’envisager cette voie comme régulateur du devenir des SSCs chez la truite. / Spermatozoa production throughout life requires the presence of the initial germ cells, the spermatogonial stem cells (SSCs). Their self-renewal and their ability to differentiate assure to keep a reserve and to produce continuously differentiated germ cell. In mammals, several markers of the SSCs have been identified. Interestingly, some of them allow us to sort the SSCs population and further to analyze their fate in vitro and in vivo. By contrast, only scarce information has been obtained in non-mammalian vertebrates including the teleost fishes. Our model of study, the rainbow trout (Oncorynchus mykiss), presents a seasonal spermatogenesis. The growth of the immature testes, the active spermatogonial proliferation starting at puberty, and their quiescent state at the end of the cycle represent interesting stages to study the regulation on the SSCs fate. Using various testicular stages and purified testicular cell fractions we show that pou2, plzf, nanos2 and 3 and gfra1, all expressed by spermatogonial stem cells in mammals, are specifically expressed in the undifferentiated A spermatogonia population. In particular, gfra1 and nanos2 are expressed in a sub-population of these cells. Thus, we propose that the nanos2+ and/or gfra1+ cells are SSCs. Furthermore, in our study, gdnf, ligand of gfra1 regulating the SSCs fate in mouse, is highly expressed just before the end of the spermatogenetic cycle. Such expression correlates with Fsh peak of secretion. However a stimulation of gdnf expression by Fsh was not observed in our in vitro experiments, but this technique doesn’t represent reciprocal regulations nor the roles of all factors in vivo. To conclude, we discovered potent marker of SSCs in trout. In particular, gfra1 and nanos2 will allow us to investigate further the SSCs biology in teleosts. Moreover, gdnf and its receptor expression in the testis in a spermatogenetic-dependent way lead us to propose this pathway as a potent regulator of the SSCs fate in trout.

Un nouveau facteur de transcription, appartenant à la famille des protéines à domaine bHLH, a récemment été isolé dans notre laboratoire. Initialement appelé « clone bc8 » puis HRT1, ce facteur présentait des similitudes avec les protéines Hairy and Enhancer of split qui interviennent notamment dans le phénomène d’inhibition latérale lors de la formation du tissu neural. Des études d’hybridation in situ réalisées chez l'embryon de xénope ont suggéré un rôle important de XHRT1, la protéine HRT1 de xénope, dans le développement neural. Nous avons recherché les partenaires protéiques de XHRT1 par la technique du double-hybride afin de mieux comprendre son mécanisme d’action moléculaire dans la neurogenèse. Tout d’abord nous avons construit les outils appropriés pour l’élaboration du travail, à savoir, les clones de levures exprimant les appâts spécifiques des domaines de la protéine étudiée et la création d’une banque d’ADNc du xénope au stade de la neurulation. Ensuite, trois criblages ont été réalisés. Dans le premier cas, nous avons recherché les partenaires des domaines bHLH et Orange (bHLH-O). Le domaine bHLH est en effet responsable de la dimérisation de ce type de protéine. Le domaine Orange qui suit le domaine bHLH, pourrait participer dans le choix du partenaire d’hétérodimérisation. Nous avons isolé deux facteurs de type bHLH-Orange apparentés à HRT1, XHairy1 et XHairy2b et confirmé leur interaction avec XHRT1. Les domaines impliqués dans ces interactions sont les bHLH-O pour les trois facteurs. Ce même criblage nous a permis d’isoler un nouvel ADNc qui code une protéine sans domaine apparent connu actuellement. Nous avons montré que cette protéine reconnaissait spécifiquement le domaine Orange de HRT1 mais pas celui des autres facteurs de type bHLH-O. Elle a été baptisée BOIP pour Bc8 Orange Interacting Protein. Le rôle physiologique de cette interaction n’a pu être démontré. Nous avons établi que la protéine BOIP pouvait aussi s’homodimériser. Nous avons aussi déterminé son profil d’expression chez le xénope et la souris. Son transcrit est hautement présent dans les testicules adultes. La protéine pourrait donc jouer un rôle important dans la spermatogenèse. Les deux autres criblages, utilisant les domaines situés dans la partie C-terminale de XHRT1, ont apporté des nouveaux partenaires potentiels, mais ces interactions n’ont pu être confirmées dans un système indépendant. Enfin, en étudiant plus en détail les interactions entre XHRT1 et XHairy1 ou XHairy2b, nous avons mis à jour une possible fonction de spécificité dans le choix du partenaire dans la région C-terminale de HRT1. La formation de ces dimères pourrait jouer un rôle dans la formation du tube neural mais également dans d’autres différenciations tissulaires.

Le gène Spatial est exprimé par des cellules hautement polarisées : les cellules épithéliales du thymus, neuronales du système nerveux central et germinales du testicule. La différenciation de ces cellules est accompagnée d'une polarisation de la distribution de Spatial, dans des structures microtubulaires hautement organisées telles que la manchette, le flagelle et la dendrite.Mon projet a porté sur l’identification de la fonction du gène Spatial au niveau du thymus et du cerveau murins. De plus, j’ai été impliquée dans la caractérisation du gène Spatial chez l’homme et l’évaluation de son impact sur la spermatogenèse et l’infertilité humaine.Nos résultats montrent qu’au niveau du thymus, Spatial est détecté tout au long de l’organogenèse thymique jusqu’aux stades adultes. Son profil d’expression correspond à un « promiscuous gene » impliqué dans l’acquisition de la tolérance des lymphocytes T. Au niveau du système nerveux central, Spatial présente une distribution somatodendritique dans les cultures de neurones hippocampiques et son expression est fortement détectée lors de la poussée dendritique. Nous avons montré que le transport de Spatial du corps cellulaire vers les dendrites est dépendant de la kinésine Kif17. De plus, Spatial semble être impliqué dans la formation des dendrites via la voie de signalisation stimulée par le Nerve Growth Factor.Chez l’homme, le gène H-Spatial est fortement exprimé au niveau du testicule et son expression est spécifique de la spermiogenèse, étape de différenciation des spermatides rondes en spermatozoïdes. Chez les patients infertiles asthéno- et/ou tératozoospermiques, présentant des anomalies de mobilité et de forme des spermatozoïdes, le niveau d’ARNm d’H-Spatial est fortement réduit. Ces résultats suggèrent qu’H-Spatial est un marqueur potentiel de l’infertilité masculine.J’ai également participé à la validation des dendrimères PAMAM (poly-amidoamine) comme vecteurs efficaces pour le transfert de siRNA et d’ADN in vitro sur différents lignées cellulaires et in vivo sur des thymus murins. Ce système pourrait être un moyen thérapeutique pour traiter des immunodéficiences liées aux lymphocytes T. / Spatial gene is expressed in highly polarized cells such as, thymic epithelial cells, testicular germ cells and neuronal cells of the central nervous system. The differentiation of these cells is accompanied by the polarized distribution of Spatial in highly organized microtubule structures such as the manchette, the flagellum and dendrites. This project aims to identify the function of Spatial gene in the thymus and in the brain. Moreover, we characterize Spatial gene in humans and evaluate its impact on spermatogenesis and human infertility.Our results showed that, in the thymus, Spatial is detected throughout the thymic development, until adulthood. Its expression profile corresponds to a ‘promiscuous gene’, implicated in the acquisition of T lymphocyte tolerance.At the level of the central nervous system, Spatial showed a somatodendritic distribution in hippocampal neuron cultures. Moreover, its expression was highly detected during dendritic growth. We have also shown that the transport of Spatial from the cell body to the dendrites is dependent on the kinesin Kif17. In addition, our results suggest that Spatial seems to be implemented in dendrite formation by the Nerve Growth Factor mediated signaling pathway.In the humans, H-Spatial is highly expressed in the testis and its expression is specific to spermiogenesis: the phase of differentiation of round spermatids to spermatozoids. In infertile astheno and/or teratozoospermic patients with sperm shape and mobility anomalies, H-Spatial levels were drastically reduced. These results propose H-Spatial as a potential marker for human male infertility.Finally, we have equally participated in the validation of PAMAM (poly-amidoamine) dendrimers as efficient vectors for the transfer of DNA and siRNA in vitro, in different cell lines; and in vivo, in murine thymi. This system could serve as a new therapeutic model for treating diseases linked to T lymphocytes.

L’acide rétinoïque (AR) est requis pour de nombreuses fonctions physiologiques parmi lesquelles la reproduction. Il est synthétisé par des rétinaldéhyde déshydrogénases (RALDH1 à 3) et il active la transcription de gènes cible en se liant à ses récepteurs nucléaires RAR (α,β,γ). L’objet de mon travail de thèse a été d’étudier les fonctions de l’AR, produit dans les cellules de Sertoli testiculaire, sur la spermatogenèse de la souris. Ainsi, par l’étude de l’inactivation des gènes des RALDH spécifiquement dans les cellules de Sertoli murines grâce à la mutagenèse somatique, j’ai montré que les cellules de Sertoli dirigent la première différenciation des cellules germinales grâce à leur production d’AR qui est ensuite dispensable au bon déroulement de la spermatogenèse. L’induction de cette première spermatogenèse est possible par l’activation sélective de RAR qui est à la base d’une pléiade de voies de signalisation. J’ai également confirmé le rôle crucial de la voie de signalisation de l’AR dans les cellules de Sertoli pour la spermiation, dernière étape du processus de spermatogenèse, et donc pour la fertilité. Enfin, j’ai démontré la nécessité in vivo de la signalisation par l’AR pour la méiose, qui contrôle l’expression de Stra8, un gène essentiel pour la progression méiotique. Cette régulation se fait de manière cellulaire autonome et requiert la fixation d’un RAR sur son élément de réponse localisé dans la région promotrice de Stra8. / Retinoic acid (RA) is required for many physiological functions including reproduction. It is synthesized by retinaldehyde dehydrogenases (RALDH1 to 3) and activates transcription of target genes by binding to its nuclear receptors (RAR α,β,γ ). The purpose of my thesis was to study the functions of RA produced in testicular Sertoli cells in spermatogenesis in the mouse. Thus, by studying the effects of RALDH selective inactivation in murine Sertoli cells by somatic mutagenesis, I showed that Sertoli cells direct the first differentiation of germ cells through their production of RA, which is then dispensable for the proper conduct of spermatogenesis. Induction of the first spermatogenesis is possible by selective activation of RAR, which is at the basis of several signaling pathways. I also confirmed the crucial role of the RA pathway in Sertoli cells for spermiation, the final stage of spermatogenesis, and therefore fertility. Finally, I demonstrated the need of an in vivo RA signaling for meiosis, which controls the expression of Stra8, a gene essential for meiotic progression. This regulation is done cell-autonomously and requires the binding of a RAR on its response element located in the promoter region of Stra8.

Chez les vertébrés, le processus de la spermatogénèse est directement contrôlé par deux hormones gonadotropes hypophysaires, Fsh et Lh. Chez les salmonidés, les profils de sécrétion des 2 hormones diffèrent et présentent des variations significatives au cours du cycle de développement spermatogénétique, suggérant que Fsh et Lh interviennent à des étapes différentes du processus. A la différence des mammifères, chez les poissons les 2 gonadotropines exercent une forte activité stéroïdogène, et par ailleurs il a été rapporté par plusieurs auteurs que leurs récepteurs seraient moins sélectifs vis-à-vis des 2 ligands. Ainsi, le périmètre des actions respectives de Fsh et de Lh n'est pas défini chez les poissons. D'autre part, les mécanismes de l'action de Fsh qui ne seraient pas relayés par les stéroïdes sont très mal connus. Chez la truite, nous avons déterminé que chaque gonadotropine agit essentiellement par l'intermédiaire de son récepteur respectif. L'analyse des variations du transcriptome testiculaire après un traitement in vitro par les hormones de la reproduction (Fsh, Lh, androgènes) a permis 1- de révéler des actions distinctes de Fsh et de Lh sur l'expression des gènes, 2- de mettre en évidence deux mécanismes d'action de la Fsh, l'un dépendant et l'autre indépendant de la production de stéroïdes et 3- d'identifier plusieurs acteurs d'interaction cellulaire régulés par Fsh, et probablement impliqués dans les étapes précoces de prolifération ou de différenciation des cellules germinales, tels que l'hormone antimüllérienne, la midkine, l'insulin-like growth factor1b, la follistatine-like 3 et l'activine, 4-de proposer une implication de Fsh dans les évènements tardifs de maturation et d'excrétion du sperme. Au-delà des acquis concernant les régulations endocriniennes et moléculaires chez la truite, ces travaux constituent un apport de connaissances qui peut être étendu à d'autres téléostéens pour décrypter l'action propre à Fsh dans le déclenchement de la maturation pubertaire. Enfin, nous montrons qu'une vaccination contre les récepteurs des gonadotropines constitue une voie potentielle de contrôle des maturations précoces en élevage. / In vertebrates, spermatogenesis is under the direct control of two pituitary gonadotropic hormones named Fsh and Lh. In salmonids, the 2 hormones are differentially secreted in the plasma through the reproductive cycle, suggesting that Fsh and Lh are involved in the regulation of different steps of the process. Unlike in mammals, both fish gonadotropins exert a strong steroidogenic activity and, besides, some authors reported for their receptors a much lower selectivity towards the two ligands. Yet, their respective roles are not established in fish. Furthermore, the mechanisms of Fsh action that would not be mediated by steroids are poorly investigated. In trout, we showed that each gonadotropin mainly acts through its cognate receptor. The analysis of the variations of testicular transcriptome following an in vitro treatment with reproductive hormones (Fsh, Lh and androgens) permitted 1- to reveal that Fsh and Lh have distinct effects on gene expression, 2- to highlight two mechanisms of Fsh action, one dependent on the steroid production and the second one independent of that production, 3- to identify several Fsh regulated factors involved in cellular interactions and particularly in the control of germ cell proliferation / differentiation (anti mullerian hormone, midkine, insulin-like growth factor 1b, follistatin-like 3 and activin), 4- to propose an involvement of Fsh in late events of sperm maturation and release. In addition to knowledge on endocrine and molecular regulations in trout, this work provides a fund of knowledge useful in other teleosts to decipher the action of Fsh in triggering puberty onset. Finally, we showed that an immunization against the gonadotropin receptors is a potential method to delay sexual maturation in farmed fish.

Chez les vertébrés, le processus de la spermatogénèse est directement contrôlé par deux hormones gonadotropes hypophysaires, Fsh et Lh. Chez les salmonidés, les profils de sécrétion des 2 hormones diffèrent et présentent des variations significatives au cours du cycle de développement spermatogénétique, suggérant que Fsh et Lh interviennent à des étapes différentes du processus. A la différence des mammifères, chez les poissons les 2 gonadotropines exercent une forte activité stéroïdogène, et par ailleurs il a été rapporté par plusieurs auteurs que leurs récepteurs seraient moins sélectifs vis-à-vis des 2 ligands. Ainsi, le périmètre des actions respectives de Fsh et de Lh n'est pas défini chez les poissons. D'autre part, les mécanismes de l'action de Fsh qui ne seraient pas relayés par les stéroïdes sont très mal connus. Chez la truite, nous avons déterminé que chaque gonadotropine agit essentiellement par l'intermédiaire de son récepteur respectif. L'analyse des variations du transcriptome testiculaire après un traitement in vitro par les hormones de la reproduction (Fsh, Lh, androgènes) a permis 1- de révéler des actions distinctes de Fsh et de Lh sur l'expression des gènes, 2- de mettre en évidence deux mécanismes d'action de la Fsh, l'un dépendant et l'autre indépendant de la production de stéroïdes et 3- d'identifier plusieurs acteurs d'interaction cellulaire régulés par Fsh, et probablement impliqués dans les étapes précoces de prolifération ou de différenciation des cellules germinales, tels que l'hormone antimüllérienne, la midkine, l'insulin-like growth factor1b, la follistatine-like 3 et l'activine, 4-de proposer une implication de Fsh dans les évènements tardifs de maturation et d'excrétion du sperme. Au-delà des acquis concernant les régulations endocriniennes et moléculaires chez la truite, ces travaux constituent un apport de connaissances qui peut être étendu à d'autres téléostéens pour décrypter l'action propre à Fsh dans le déclenchement de la maturation pubertaire. Enfin, nous montrons qu'une vaccination contre les récepteurs des gonadotropines constitue une voie potentielle de contrôle des maturations précoces en élevage.

La spermatogenèse est un processus cyclique de différenciation aboutissant à la production de spermatozoïdes haploïdes, à partir de spermatogonies diploïdes. Ce processus est soumis à de nombreuses régulations, notamment au niveau post-transcriptionnel. Les microARN (miARN) sont de petits ARN non codant de 20 à 25 nucléotides, impliqués dans le contrôle de multiples processus biologiques, telles que la prolifération, l’apoptose et la différenciation. Afin d’étudier si les miARN pouvaient jouer un rôle dans la spermatogenèse, nous avons dans un premier temps, caractérisé les miARN exprimés lors de ce processus. Ainsi, nous avons montré que miR-34c avait une expression préférentielle dans la lignée germinale. Par ailleurs, l’expression de miR-34c n’est pas contrôlée par P53 dans les cellules germinales au contraire des cellules somatiques. Nous avons ensuite constaté que la surexpression de miR-34c dans les cellules HeLa provoquait une réorientation du transcriptome de ces cellules vers un profil germinal, ainsi que l’apparition de certains gènes préférentiellement exprimés dans le testicule. Puis, nous avons identifié les cibles de miR-34c pertinentes dans la différenciation germinale. TGIF2 et NOTCH2 constituent des cibles directes de ce miARN, impliquées dans des voies de régulation de la spermatogenèse (respectivement la voie du TGFβ et la voie Notch). Ces résultats établissent une connexion inédite entre un miARN, miR-34c, et la spermatogenèse. De plus, des cellules Souches Embryonnaires déjà engagées vers la lignée germinale (cellules ES VASA+) voient leur phénotype accentué par la surexpression de miR-34c. / Spermatogenesis is a cyclic process in which diploid spermatogonia differentiate into haploid spermatozoa. This process is highly regulated, notably at the post-transcriptional level. MicroRNAs (miRNAs), single stranded non coding RNA molecules of about 20-25 nucleotides, are implicated in the regulation of many important biological pathways such as proliferation, apoptosis and differentiation. We wondered whether miRNAs could play a role during spermatogenesis. First, miRNA expression repertory was tested in germ cells and we present data showing that miR-34c was highly expressed only in these cells. Moreover, in male gonads, miR-34c expression is largely P53-independent, in contrast to somatic cells. The exploration of the expression profile of HeLa cells over-expressing miR-34c showed a shift towards testis lineage and the presence of preferentially expressed in testis genes. Furthermore, we identified miR-34c direct target genes (TGIF2 and NOTCH2) that are involved in germ lineage differentiation control (TGFβ and Notch pathway respectively). These results established a link between a miRNA miR-34c and spermatogenesis. Moreover, in ES cells over-expressing DDX4 gene (VASA-ES cells), already primed and engaged in the germ cell lineage, ectopic expression of miR-34c has a more drastic effect. We could detect an up-regulation of germ specific genes. These data suggest that miR-34c could play a role by enhancing the germinal phenotype of cells already committed in this lineage.