• Langue : Anglais
• Discipline : Neurosciences
• Identifiant : 2024ULILS085
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 19/12/2024

Résumé en langue originale

L'axe hypothalamo-hypophyso-gonadique (HPG) régule la reproduction chez les mammifères. Les neurones de la GnRH dans l'hypothalamus jouent un rôle clé en sécrétant cette hormone dans le système porte hypothalamo-hypophysaire, stimulant les cellules gonadotropes de l’hypophyse antérieure à libérer la LH (hormone lutéinisante) et la FSH (hormone folliculo-stimulante). La LH et la FSH contrôlent la gamétogenèse, la folliculogenèse (chez les femelles) et la production de stéroïdes comme l'estradiol, la progestérone et la testostérone. Ces hormones exercent ensuite une rétroaction, soit positive, soit négative, sur la libération de GnRH. Il est bien établi que la GnRH doit être sécrétée de manière pulsatile et que la fréquence et l’amplitude de ces pulsations influencent la fonction gonadique, impactant ainsi la gamétogenèse et la sécrétion d’hormones sexuelles.L’utilisation de la LH comme substitut à la GnRH est courante pour mesurer les niveaux et la fréquence des pulsations de GnRH. Chez les animaux, cette mesure était auparavant limitée par la chirurgie de cathétérisation veineuse, mais les techniques de prélèvement au bout de la queue chez la souris ont facilité l'évaluation détaillée de la sécrétion pulsatile. Toutefois, la majorité des données récentes provient de modèles murins. Une caractérisation plus approfondie de la libération de GnRH chez le rat est donc essentielle pour une meilleure compréhension de l’axe HPG dans différents états reproductifs.Nous avons évalué la sécrétion pulsatile de GnRH à différents moments chez deux souches de rats (Wistar et Sprague Dawley) en utilisant des prélèvements sanguins au bout de la queue suivis d’analyses ELISA. Les études ont porté sur des mâles intacts et castrés ainsi que sur des femelles cycliques, ovariectomisées, gestantes et allaitantes. En utilisant un modèle de rat transgénique exprimant la protéine fluorescente verte (GFP) sous le contrôle du promoteur de la GnRH, nous avons pu identifier précisément les neurones de la GnRH. Ce modèle a permis des mesures électrophysiologiques et l'isolement des neurones par tri cellulaire activé par fluorescence (FACS), permettant de quantifier l'expression génique par PCR quantitative (qPCR) dans les conditions étudiées.Nous avons aussi optimisé les intervalles de prélèvement et les paramètres d'analyse statistique pour caractériser la pulsatilité de la LH. Comparés aux profils chez la souris, les profils pulsés de LH chez le rat ont montré des différences significatives au cours du cycle oestral. La standardisation des mesures électrophysiologiques a permis d'observer une activité électrique spécifique des neurones GnRH au long du cycle. L'isolement par FACS des neurones GnRH-GFP a également permis de caractériser les changements de profil génétique de ces neurones chez les mâles et femelles à différents stades du cycle oestral.Cette étude apporte des avancées importantes dans notre compréhension de l’axe HPG chez le rat, complétant ainsi les modèles murins et offrant une perspective plus complète de cet axe à travers les espèces et les états physiologiques, ce qui ouvre la voie à de futures recherches en biologie de la reproduction et à des interventions thérapeutiques potentielles.

Résumé traduit

The Hypothalamic-Pituitary-Gonadal (HPG) axis controls reproduction in mammals. The Gonadotropin-releasing hormone (GnRH) neurons, located in the hypothalamus, play a crucial role in controlling reproductive function by secreting GnRH into the hypothalamic-pituitary portal blood system. When GnRH reaches the anterior pituitary, it stimulates gonadotroph cells to secrete the gonadotropins Luteinizing Hormone (LH) and Follicle Stimulating Hormone (FSH) into the bloodstream. LH and FSH then regulate gonadal gametogenesis, folliculogenesis (in females), and the production of steroid hormones such as estradiol, progesterone, and testosterone. These hormones exert feedback control, either negative or positive, on hypothalamic GnRH release. It has been established that GnRH must be secreted in a pulsatile manner, and changes in GnRH pulse frequency and amplitude significantly impact gonads functionality, altering gametogenesis and sexual hormone secretion. The use of LH secretion as a proxy for GnRH is the standard method to measure GnRH levels and pulse frequency in humans and animal models. In animal models, the LH measurement was previously only possible through challenging venous catheterization surgery, but the introduction of mouse tail-tip bleeding techniques has significantly improved the ability to conduct detailed assessments of pulsatile hormone secretion in rodents. However, to date, the mouse remains the single species from which all our recent functional conclusions are drawn. Therefore, the detailed characterization of rat GnRH release as an experimental model is essential for broadening our understanding of the HPG axis in different reproductive physiological states. This will lead to more comprehensive conclusions and advancements in reproductive research. The pulsatile secretion of GnRH was assessed in different time points using tail-tip bleeding followed by ELISA, comparing two rat strains (Wistar and Sprague Dawley) in intact and castrated males, as well as cycling, ovarectomized, pregnant, and lactating females. Additionally, we utilized a novel transgenic rat model expressing green fluorescent protein (GFP) under the control of the GnRH promoter, enabling precise identification of GnRH neurons. In this model, we conducted electrophysiological measurements and isolated neurons using Fluorescence-Activated Cell Sorting (FACS) to quantify gene expression through quantitative PCR (qPCR) in the aforementioned conditions. We performed a descriptive characterization of LH levels and release using a high-resolution iterative blood sampling technique. We established optimal time sampling intervals and statistical analysis parameters to successfully analyze LH pulsatility profiles in rats. When compared to mouse models, rat LH pulsatile patterns revealed distinct changes in profiles across the estrous cycle. We standardized electrophysiological measurements to observe the electrical activity of rat GnRH neurons throughout the estrous cycle. The results showed distinguishable patterns of electrical activity that, as expected, aligned with GnRH release patterns. The standardization and viability assessment of GnRH-GFP neuron isolation by FACS was successful, allowing us to characterize genetic profile changes in GnRH neurons of male and female rats at different stages of the estrous cycle.This study advances our understanding of the Hypothalamic-Pituitary-Gonadal axis in rats, complementing existing mouse models. These advancements provide a more comprehensive view of the HPG axis across species and physiological states, laying the groundwork for future studies in reproductive biology and potential therapeutic interventions.