Paracrine effects of oocyte secreted factors and stem cell factor on porcine granulosa and theca cells in vitro

Oocyte control of granulosa and theca cell function may be mediated by several growth factors via a local feedback loop(s) between these cell types. This study examined both the role of oocyte-secreted factors on granulosa and thecal cells, cultured independently and in co-culture, and the effect of stem cell factor (SCF); a granulosa cell derived peptide that appears to have multiple roles in follicle development. Granulosa and theca cells were isolated from 2-6 mm healthy follicles of mature porcine ovaries and cultured under serum-free conditions, supplemented with: 100 ng/ml LR3 IGF-1, 10 ng/ml insulin, 100 ng/ml testosterone, 0-10 ng/ml SCF, 1 ng/ml FSH (granulosa), 0.01 ng/ml LH (theca) or 1 ng/ml FSH and 0.01 ng/ml LH (co-culture) and with/without oocyte conditioned medium (OCM) or 5 oocytes. Cells were cultured in 96 well plates for 144 h, after which viable cell numbers were determined. Medium was replaced every 48 h and spent medium analysed for steroids.Oocyte secreted factors were shown to stimulate both granulosa cell proliferation (P < 0.001) and oestradiol production (P < 0.001) by granulosa cells throughout culture. In contrast, oocyte secreted factors suppressed granulosa cell progesterone production after both 48 and 144 hours (P < 0.001). Thecal cell numbers were increased by oocyte secreted factors (P = 0.02), together with a suppression in progesterone and androstenedione synthesis after 48 hours (P < 0.001) and after 144 hours (P = 0.02), respectively. Oocyte secreted factors also increased viable cell numbers (P < 0.001) in co-cultures together with suppression of progesterone (P < 0.001) and oestradiol (P < 0.001). In granulosa cell only cultures, SCF increased progesterone production in a dose dependent manner (P < 0.001), whereas progesterone synthesis by theca cells was reduced in a dose dependent manner (P = 0.002). Co-cultured cells demonstrated an increase in progesterone production with increasing SCF dose (P < 0.001) and an increase in oestradiol synthesis at the highest dose of SCF (100 ng/ml). In summary, these findings demonstrate the presence of a co-ordinated paracrine interaction between somatic cells and germ cells, whereby oocyte derived signals interact locally to mediate granulosa and theca cell function. SCF has a role in modulating this local interaction. In conclusion, the oocyte is an effective modulator of granulosa-theca interactions, one role being the inhibition of luteinization

Telomerase activity : detection and clinical implications in human cancer

Telomerase is an extremely important enzyme required for the immortalisation of tumour cells. Because the gene is activated in the vast majority of tumour tissues and remains unused in most somatic cells, it represents a marker with huge diagnostic, prognostic and treatment implications in cancer. This article summarises the basic structure and functions of telomerase and considers its clinical implications in colorectal and other cancers.

Recommendations for the categorization of germ cell mutagens

Germ cell mutagens are currently classified into three categories in the German List of MAK- and BAT-Values. These categories have been revised and extended in analogy to the new categories for carcinogenic chemicals. Germ cell mutagens produce heritable gene mutations, and heritable structural and numerical chromosome aberrations in germ cells. The original categories 1 and 2 for germ cell mutagens remained unchanged. Two new categories 3 A and 3 B are proposed for chemicals which are suspected to be germ cell mutagens. A new category 5 is proposed for germ cell mutagens with low potency which contribute negligibly to human genetic risk provided the MAK value is observed. The following categories are presented for further discussion. 1. Germ cell mutagens which have been shown to increase the mutant frequency among the progeny of exposed humans. 2. Germ cell mutagens which have been shown to increase the mutant frequency among the progeny of exposed animals. 3 A. Substances which have been shown to induce genetic damage in germ cells of humans or animals, or which are mutagenic in somatic cells and have been shown to reach the germ cells in their active forms. 3 B. Substances which are suspected of being germ cell mutagens because of their genotoxic effects in mammalian somatic cells in vivo or, in exceptional cases in the absence of in vivo data, if they are clearly mutagenic in vitro and structurally related to in vivo mutagens. 4. not applicable (Category 4 was introduced for carcinogenic substances with nongenotoxic modes of action. By definition, germ cell mutagens are genotoxic. Therefore, a Category 4 for germ cell mutagens cannot exist.) 5. Germ cell mutagens, the potency of which is considered to be so low that, provided the MAK value is observed, their contribution to genetic risk is expected not to be significant.

Androgen receptor-dependent and independent functions of ARIP4

Androgen receptor (AR) is necessary for normal male phenotype development and essential for spermatogenesis. AR is a classical steroid receptor mediating actions of male sex steroids testosterone and 5-alpha-dihydrotestosterone. Numerous coregulators interact with the receptor and regulate AR activity on target genes. This study deals with the characterization of androgen receptor-interacting protein 4 (ARIP4). ARIP4 binds DNA, interacts with AR in vitro and in cultured yeast and mammalian cells, and modulates AR-dependent transactivation. ARIP4 is an active DNA-dependent ATPase, and this enzymatic activity is essential for the ability of ARIP4 to modulate AR function. On the basis of sequence homology in its ATPase domain, ARIP4 belongs to the SNF2 family of proteins involved in chromatin remodeling, DNA repair, and homologous recombination. Similar to its closest homologs ATRX and Rad54, ARIP4 does not seem to be a classical chromatin remodeling protein in that it does not appear to form large protein complexes in vivo or remodel mononucleosomes in vitro. However, ARIP4 is able to generate superhelical torsion on linear DNA fragments. ARIP4 is covalently modified by SUMO-1, and mutation of six potential SUMO attachment sites abolishes the ability of ARIP4 to bind DNA, hydrolyze ATP, and activate AR function. ARIP4 expression starts in early embryonic development. In mouse embryo ARIP4 is present mainly in the neural tube and limb buds. In adult mouse tissues ARIP4 expression is virtually ubiquitous. In mouse testis ARIP4 is expressed in the nuclei of Sertoli cells in a stage-dependent manner. ARIP4 is also present in the nuclei of Leydig cells, spermatogonia, pachytene and diplotene spermatocytes. Testicular expression pattern of ARIP4 does not differ significantly in wild-type, FSHRKO, and LuRKO mice. In the testis of hpg mice, ARIP4 is found mainly in interstitial cells and has very low, if any, expression in Sertoli and germ cells. Heterozygous Arip4+/ mice are fertile and appear normal; however, they are haploinsufficient with regard to androgen action in Sertoli cells. In contrast, Arip4 / embryos are not viable. They have significantly reduced body size at E9.5 and die by E11.5. Compared to wild-type littermates, Arip4 / embryos possess a higher percentage of apoptotic cells at E9.5 and E10.5. Fibroblasts derived from Arip4 / embryos cease growing after 2-3 passages and exhibit a significantly increased apoptosis and decreased proliferation rate than cells from wild-type embryos. Our findings demonstrate that ARIP4 plays an essential role in mouse embryonic development. In addition, testicular expression and AR coregulatory activity of ARIP4 suggest a role of ARIP4-AR interaction in the somatic cells of the testis.

Expression pattern of cellular nucleic acid-binding protein (CNBP) during embryogenesis and spermatogenesis of gibel carp

By differential screening, we cloned the CagCNBP, demonstrated its predominant expression in ovary and testis, and reported its development behavior during folliculogenesis and oogenesis by immunofluorescence localization (Liu and Gui, Gene 365:181-192, 2005), but its developmental behavior during spermatogenesis and its transcript distribution during embryogenesis are not revealed. In the present study, by in situ hybridization, we analyze CagCNBP expression pattern during gibel carp embryogenesis. The CagCNBP transcripts ubiquitously distributed in all embryonic cells in early developmental stage embryos, and peak in midbrain, hindbrain and somites of gibel carp larva during organogenesis. By antibody detection, we reveal CagCNBP protein distribution change during spermatogenesis. The cell-specific distribution of CagCNBP is revealed by immunofluorescence staining, and predominant CagCNBP expression in testis somatic cells and spermatogonia is demonstrated in this paper. For the first time, the CNBP distribution during spermatogenesis in vertebrate has been revealed.

Identification of a novel C2 domain factor in ovaries of orange-spotted grouper (Epinephelus coioides)

Follicle consists of an oocyte and a lot of surrounding follicular cells, and significant interactions exist between the oocyte and the somatic cells. In this study, a novel cDNA has been screened from a subtractive cDNA library between tail bud embryos and blastula embryos in the protogynous hermaphrodite orange-spotted grouper (Epinephelus coioides). Its full-length cDNA is 821 bp, and has an ORF of 414 by for encoding a peptide of 137 aa, which shows 38%, 37%, 33%, and 33% homology with 4 putative proteins screened from zebrafish (Danio rerio). Conserved domain search in NCBI reveals a single C2 domain existing in the C2 domain superfamily proteins, and has only 7 beta strands in comparison with 8 beta strands of C2 domains in other C2 domain superfamily proteins. Artificial sex reversal, RT-PCR analysis and Western blot detection demonstrated ovary-specific expression of the C2 domain factor, and therefore the novel gene was designated as E. coioides ovary-specific C2 domain factor, EcOC2 factor. Moreover, predominant expression of EcOC2 factor was further revealed in grouper mature ovary, and its strong immunofluorescence signals were located between granulosa cells and oocyte zona radiata in grouper mature follicles. The data indicate that the novel EcOC2 factor might be a main component that associates between granulosa cells and the oocyte during oocyte maturation, and might play significant roles in regulating oocyte maturation and ovulation. Further studies on its developmental behaviour and physiological functions will elucidate the interactions between oocyte and the surrounding somatic cells and the underlying molecular mechanisms. (C) 2005 Elsevier Inc. All rights reserved.

Embryonic and genetic manipulation in fish

Fishes, the biggest and most diverse community in vertebrates are good experimental models for studies of cell and developmental biology by many favorable characteristics. Nuclear transplantation in fish has been thoroughly studied in China since 1960s. Fish nuclei of embryonic cells from different genera were transplanted into enucleated eggs generating nucleo-cytoplasmic hybrids of adults. Most importantly, nuclei of cultured goldfish kidney cells had been reprogrammed in enucleated eggs to support embryogenesis and ontogenesis of a fertile fish. This was the first case of cloned fish with somatic cells. Based on the technique of microinjection, recombinant MThGH gene has been transferred into fish eggs and the first batch of transgenic fish were produced in 1984. The behavior of foreign gene was characterized and the onset of the foreign gene replication occurred between the blastula to gastrula stages and random integration mainly occurred at later stages of embryogenesis. This eventually led to the transgenic mosaicism. The MThGH-transferred common carp enhanced growth rate by 2-4 times in the founder juveniles and doubled the body weight in the adults. The transgenic common carp were more efficient in utilizing dietary protein than the controls. An "all-fish" gene construct CAgcGH has been made by splicing the common carp beta-actin gene (CA) promoter onto the grass carp growth hormone gene (gcGH) coding sequence. The CAgcGH-transferred Yellow River Carp have also shown significantly fast-growth trait. Combination of techniques of fish cell culture, gene transformation with cultured cells and nuclear transplantation should be able to generate homogeneous strain of valuable transgenic fish to fulfil human requirement in 21(st) century.

猕猴体细胞核移植影响因素的研究：着床前胚胎表观遗传重编程和供体细胞周期同步化

体细胞核移植（somatic cell nuclear transfer）克隆技术的成功，特别 是运用终末分化的淋巴细胞和嗅觉神经元细胞成功克隆出小鼠，证实了分化的体 细胞核潜在的发育全能性。该技术已经在多个物种上成功地得到克隆后代，在转 基因动物、基因敲除动物和疾病模型动物生产中也得到成功应用，在结合干细胞 技术的治疗性克隆和再生医学方面也取得了初步成果，展现出了具有深远意义的 应用前景。但是，目前该领域仍然存在着很多急待解决的重要问题：克隆成功率 低，克隆胚和克隆动物经常呈现发育异常，妊娠和出生前后的高死亡率。对哺乳 动物早期胚胎发育过程中DNA 甲基化、组蛋白修饰等表观遗传重编程 （epigenetic reprogramming）机制的深入了解，有助于研究体细胞核在去核卵 母细胞中的表观遗传重编程事件，进而改善克隆胚重编程效率和发育能力。 猕猴是一种重要的实验动物，在人类疾病模型和生物医药研究中有重要的意 义。本研究主要围绕猕猴体细胞克隆胚胎早期发育过程中的表观遗传重编程事件 和核移植前体细胞同步化处理这两方面展开。1），首次详细地了描绘了猕猴着床 前胚胎发育过程中整体水平的DNA 甲基化表观遗传重编程事件，研究发现在受精 卵中父本基因组形成原核后迅速地发生了去甲基化，在2 细胞期后的卵裂过程 中，母本基因组才开始逐渐地去甲基化，到桑葚胚达到最低水平，然后开始重新 （de novo）甲基化,到囊胚期时形成不对称的甲基化模式，滋养外胚层（TE）呈 现高甲基化状态，而内细胞团（ICM）呈现低甲基化状态,这一不对称模式可能是 灵长类动物特有的，其他哺乳动物呈现正好相反的不对称模式。2），研究发现， 大多数猕猴克隆胚胎的DNA 甲基化重编程存在异常,效率低。很多2 细胞期克隆 胚（67%）和8 细胞期克隆胚（50%）的核DNA 甲基化水平显著高于对应的体 外受精胚，8 细胞克隆胚之间呈现多种不同的表观遗传特征。大多数克隆囊胚的 ICM 细胞核的甲基化水平显著高于IVF 囊胚，这些异常可能是导致克隆胚胎移 植到代孕母体后发育时间不长就失败的原因。3），在核移植前对猕猴成纤维细 胞同步化处理的研究中发现，血清饥饿，细胞周期阻断剂DMSO（二甲基亚砜）、 roscovitine、aphidicolin 和indirubin 的处理都有显著的同步化效果，提高了G0+G1 期细胞的比例。经过BrdU 标记法证实了这几种处理方法抑制细胞增殖的效果，并且证实了这种周期阻滞作用是可逆的。用原位末端标记法（TUNEL）分析证 实，血清饥饿1 到4 天后细胞凋亡比例显著上升，在贴壁的细胞中约有6%发生 凋亡，而正常对照只有1%左右，而周期阻断剂处理没有增加细胞凋亡率，这提 示这些周期阻断剂可能是一种相对安全且有效的猕猴成纤维细胞处理方法。核移 植前对猕猴成纤维细胞进行处理，有助于优化体细胞核移植技术，也是改善体细 胞核在克隆胚中重编程效率的重要途径。

Calcium dependent CAMTA1 in adult stem cell commitment to a myocardial lineage.

The phenotype of somatic cells has recently been found to be reversible. Direct reprogramming of one cell type into another has been achieved with transduction and over expression of exogenous defined transcription factors emphasizing their role in specifying cell fate. To discover early and novel endogenous transcription factors that may have a role in adult-derived stem cell acquisition of a cardiomyocyte phenotype, mesenchymal stem cells from human and mouse bone marrow and rat liver were co-cultured with neonatal cardiomyocytes as an in vitro cardiogenic microenvironment. Cell-cell communications develop between the two cell types as early as 24 hrs in co-culture and are required for elaboration of a myocardial phenotype in the stem cells 8-16 days later. These intercellular communications are associated with novel Ca(2+) oscillations in the stem cells that are synchronous with the Ca(2+) transients in adjacent cardiomyocytes and are detected in the stem cells as early as 24-48 hrs in co-culture. Early and significant up-regulation of Ca(2+)-dependent effectors, CAMTA1 and RCAN1 ensues before a myocardial program is activated. CAMTA1 loss-of-function minimizes the activation of the cardiac gene program in the stem cells. While the expression of RCAN1 suggests involvement of the well-characterized calcineurin-NFAT pathway as a response to a Ca(2+) signal, the CAMTA1 up-regulated expression as a response to such a signal in the stem cells was unknown. Cell-cell communications between the stem cells and adjacent cardiomyocytes induce Ca(2+) signals that activate a myocardial gene program in the stem cells via a novel and early Ca(2+)-dependent intermediate, up-regulation of CAMTA1.

Two potential clinical applications of the alkaline single-cell gel electrophoresis assay .1. Human bladder washings and transitional cell carcinoma of the bladder .2. Human sperm and male infertility

Part 1: The alkaline single-cell gel electrophoresis (comet) assay was used to analyse the integrity and DNA content of exfoliated cells extracted from bladder washing specimens from 9 transitional cell carcinoma patients and 15 control patients. DNA damage, as expressed by % tail DNA and tail moment values, was observed to occur in cells from both control and bladder cancer samples. The extent of the damage was, however, found to be significantly greater in the cancer group than in the control group. Comet optical density values were also recorded for each cell analysed in the comet assay and although differences observed between tumour grades were not found to be statistically significant, the mean comet optical density value was observed to be greater in the cancer group than in the control population studied, These preliminary results suggest that the comet assay may have potential as a diagnostic tool and as a prognostic indicator in transitional cell carcinoma, Part 2: Baseline DNA damage in sperm cells from 13 normozoospermic fertile males, 17 normozoospermic infertile males and 11 asthenozoospermic infertile males were compared using a modified alkaline comet assay technique. No significant difference in the level of baseline DNA damage was observed between the 3 categories of sperm studied; however the untreated sperm cells were observed to display approximately 20% tail DNA. This is notably higher than the background DNA damage observed in somatic cells where the % tail DNA is normally less than 5%. Sperm from the 3 groups of men studied were also compared for sensitivity to DNA breakage, using the modified alkaline comet assay, following X-ray irradiations (5, 10 and 30 Gy) and hydrogen peroxide treatments (40, 100 and 200 mu M). Significant levels of X-ray-induced damage were found relative to untreated control sperm in the two infertile groups following 30 Gy irradiation. Significant damage in hydrogen peroxide-treated sperm was observed in sperm from fertile samples, at 200 mu M and in infertile samples at 100- and 200-mu M doses relative to controls. These results therefore indicate that fertile sperm samples are more resistant to X-ray- and hydrogen peroxide-induced DNA breakage than infertile samples. Further studies involving greater numbers of individuals are currently in progress to confirm these findings.

KATNAL1 regulation of sertoli cell microtubule dynamics is essential for spermiogenesis and male fertility

Spermatogenesis is a complex process reliant upon interactions between germ cells (GC) and supporting somatic cells. Testicular Sertoli cells (SC) support GCs during maturation through physical attachment, the provision of nutrients, and protection from immunological attack. This role is facilitated by an active cytoskeleton of parallel microtubule arrays that permit transport of nutrients to GCs, as well as translocation of spermatids through the seminiferous epithelium during maturation. It is well established that chemical perturbation of SC microtubule remodelling leads to premature GC exfoliation demonstrating that microtubule remodelling is an essential component of male fertility, yet the genes responsible for this process remain unknown. Using a random ENU mutagenesis approach, we have identified a novel mouse line displaying male-specific infertility, due to a point mutation in the highly conserved ATPase domain of the novel KATANIN p60-related microtubule severing protein Katanin p60 subunit A-like1 (KATNAL1). We demonstrate that Katnal1 is expressed in testicular Sertoli cells (SC) from 15.5 days post-coitum (dpc) and that, consistent with chemical disruption models, loss of function of KATNAL1 leads to male-specific infertility through disruption of SC microtubule dynamics and premature exfoliation of spermatids from the seminiferous epithelium. The identification of KATNAL1 as an essential regulator of male fertility provides a significant novel entry point into advancing our understanding of how SC microtubule dynamics promotes male fertility. Such information will have resonance both for future treatment of male fertility and the development of non-hormonal male contraceptives.

Étude de la fonction ovarienne chez les souris déficientes des enzymes hyaluronidases

Les mammifères femelles naissent avec un très grand nombre de follicules ovariens primordiaux (104-106); par contre, la grande majorité (99%) de ces follicules n’atteignent jamais la maturité et subissent l’atrésie, principalement par l’apoptose des cellules de la granulosa. Notre laboratoire a démontré que les hyaluronidases des mammifères induisent l’apoptose des cellules de la granulosa et sont impliquées dans l’atrésie des follicules mais que cet effet apoptotique ne serait pas dû à leur activité enzymatique. Notre modèle propose que les hyaluronidases aient un rôle dans les follicules non destinés à ovuler. Le but de la présente étude est d’évaluer la folliculogénèse et la fertilité des souris déficientes de ces enzymes. Les résultats montrent que la délétion de Hyal-3 ne semble pas affecter la fonction ovarienne des souris mais qu’il pourrait y avoir un effet compensatoire par Hyal-1 chez les souris déficientes de Hyal-3 étant donné que son expression est augmentée chez ces souris. La délétion de Hyal-1 a pour effet d’augmenter le nombre des follicules primordiaux, primaires et secondaires, particulièrement chez les souris de bas âge, et de diminuer le niveau d’apoptose des cellules de la granulosa. Afin d’évaluer la fonction de Hyal-1, -2 et -3 sans effet compensatoire entre elles, nous avons voulu créer une souris déficiente des ces 3 hyaluronidases spécifiquement dans les gonades en utilisant le système Cre/loxP. Un vecteur contenant la séquence Cre sous le contrôle du promoteur de Inhibin-α, qui conduit l’expression des gènes en aval chez les cellules somatiques des gonades, a été construit avec succès. En conclusion, cette étude nous révèle que Hyal-3 ne semble pas affecter la fonction ovarienne mais que la délétion de Hyal-1 augmente la folliculogénèse et diminue l’apoptose des cellules de la granulosa.

Trafic intracellulaire de l’ARN de la télomérase chez Saccharomyces cerevisiæ : relation entre biogénèse de la télomérase et homéostasie des télomères

Le contrôle de la longueur des télomères est une étape critique régissant le potentiel réplicatif des cellules eucaryotes. A cause du problème de fin de réplication, les chromosomes raccourcissent à chaque cycle de division. Ce raccourcissement se produit dans des séquences particulières appelées télomères. La longueur des télomères est en relation directe avec les capacités prolifératives des cellules et est responsable de la limite de division de Hayflick. Cependant, dans certains types cellulaires et dans plus de 90% des cancers, la longueur des télomères va être maintenue par une enzyme spécialisée appelée télomérase. Encore aujourd’hui, comprendre la biogénèse de la télomérase et savoir comment elle est régulée reste un élément clé dans la lutte contre le cancer. Depuis la découverte de cette enzyme en 1985, de nombreux facteurs impliqués dans sa maturation ont été identifiés. Cependant, comment ces facteurs sont intégrés dans le temps et dans l’espace, afin de produire une forme active de la télomérase, est une question restée sans réponse. Dans ce projet, nous avons utilisé la levure Saccharomyces cerevisiæ comme modèle d’étude des voies de biogénèse et de trafic intracellulaire de l’ARN de la télomérase, en condition endogène. La première étape de mon travail fut d’identifier les facteurs requis pour l’assemblage et la localisation de la télomérase aux télomères en utilisant des techniques d’Hybridation In Situ en Fluorescence (FISH). Nous avons pu montrer que la composante ARN de la télomérase fait la navette entre le noyau et le cytoplasme, en condition endogène, dans les cellules sauvages. Nos travaux suggèrent que ce trafic sert de contrôle qualité puisqu’un défaut d’assemblage de la télomérase conduit à son accumulation cytoplasmique et prévient donc sa localisation aux télomères. De plus, nous avons identifié les voies d’import/export nucléaire de cet ARN. Dans une deuxième approche, nous avons réussi à développer une méthode de détection des particules télomérasiques in vivo en utilisant le système MS2-GFP. Notre iv étude montre que contrairement à ce qui a été précédemment décrit, la télomérase n’est pas associée de façon stable aux télomères au cours du cycle cellulaire. En fin de phase S, au moment de la réplication des télomères, la télomérase se regroupe en 1 à 3 foci dont certains colocalisent avec les foci télomériques, suggérant que nous visualisons la télomérase active aux télomères in vivo. La délétion des gènes impliqués dans l’activation et le recrutement de la télomérase aux télomères entraine une forte baisse dans l’accumulation des foci d’ARN au sein de la population cellulaire. Nos résultats montrent donc pour la première fois la localisation endogène de l’ARN TLC1 in situ et in vivo et propose une vue intégrée de la biogenèse et du recrutement de la télomérase aux télomères.

Heteroplasmy in mammal mitochondrial deoxyribonucleic acid

La nature a développé diverses stratégies afin d’assurer le commencement de la vie dans des conditions d’homoplasmie, c’est-à-dire des conditions telles que les cellules sont dotées du même ADN mitochondrial. Toutefois, des nouveaux haplotypes de l’acide désoxyribonucléique mitochondrial (ADNmt) peuvent apparaitre et croître de plusieurs façons tout au long de la durée d’une vie menant à l’hétéroplasmie. Par exemple, l’hétéroplasmie de l’ADNmt peut être créée artificiellement par des technologies reproductives assistées, ainsi que naturellement par le processus de vieillissement. De ce fait, la thèse de ce doctorat fut divisée en deux principaux objectifs. Le premier étant celui d’analyser les changements survenus dans l’hétéroplasmie de l’ADNmt produit par le transfert nucléaire des cellules somatiques (SCNT) lors du développement de l’embryon jusqu’au fœtus et aux tissus adultes de bovins clonés. En ce qui concerne le second objectif, il s’agit d’analyser les changements survenus dans l’hétéroplasmie de l’ADNmt causés par le vieillissement dans une cellule somatique adulte et dans des tissus germinaux durant l’ovogénèse, ainsi qu’au début de l’embryogenèse et dans la procédure de culture in vitro sur des souris. Dans la première série d’expériences sur des bovins, des fibroblastes fœtaux transportant une mutation d’ADNmt (insertion de 66 pb) furent fusionnés avec des ovocytes receveurs transportant l’ADNmt du type sauvage. La présence d’ADNmt venant de la cellule donneuse a été analysée à différents stades de développement, soit sur des embryons âgés de 17 jours (n=17), des fœtus âgés de 40 jours (n=3), des fœtus âgés de 60 jours (n=3), un fœtus âgé de 240 jours et 3 clones post-nataux âgés de 18 à 24 mois. Chaque individu s’est avéré être hétéroplasmique et 99 % (103/104) des échantillons de tissus analysés étaient également hétéroplasmiques. Cependant, l’ovaire venant du fœtus de 240 jours fut le seul à être homoplasmique pour l’ADNmt de l’ovocyte receveur. Dans la plupart des échantillons analysés (95,2 %, soit 99/104) la moyenne d’hétéroplasmie était de 1,46 %. Par contre, un fœtus âgé de 40 jours a présenté un niveau élevé d’hétéroplasmie (20,9 %), indiquant ainsi que des évènements rares d’augmentation de l’ADNmt des cellules donneuses peuvent survenir. Étant donné que la majorité des clones SCNT montrait de l’hétéroplasmie de l’ADNmt à des proportions comparables à celles des cellules donneuses au moment de la reconstruction de l’embryon, on a pu conclure que l’hétéroplasmie produite par des techniques de transfert nucléaire utilisant des cellules somatiques est due à une ségrégation neutre de l’ADNmt. Dans la seconde série d’expériences sur des souris, des femelles de différents âges, c.à.d. jeunes (0 – 8 mois), moyennes (8 – 16 mois) et vieilles (16 – 24 mois), ont été synchronisées (gonadotrophines) et sacrifiées dans le but d’obtenir des ovocytes au stade de vésicule germinal, et des ovocytes au stade métaphase-II produits in vivo et in vitro. De plus, des embryons in vivo et in vitro au stade de deux-cellules et des embryons au stade de blastocystes ont été obtenus de femelles jeunes. Différents tissus somatiques, venant de femelles des trois stades d’âge ont été obtenus : cerveau, foie, muscle et du cumulus ovocytaire. De plus, l’effet du vieillissement a été mesuré selon la fertilité de la femelle. En effet, les effets sur l’hétéroplasmie du vieillissement, du stade de développement et de la culture in vitro ont été mesurés dans des ovocytes et dans des embryons. Les effets du vieillissement sur les mitochondries ont été mesurés par rapport au nombre total de copies de l’ADNmt, au pourcentage des délétions communes et sur l’expression de trois gènes : Ndufs4, Mt-nd2 and Mt-nd4. Il a été possible d’observer que la fertilité des femelles dans la colonie de souris diminuait avec l’âge. En fait, le vieillissement affectait l’ADNmt dans les tissus somatiques, cependant il n’avait pas d’effet sur le cumulus, les ovocytes et les embryons. Le nombre de délétions de l’ADNmt augmentait pendant la reprise de la méiose et celui-ci diminuait au début du développement embryonnaire. La culture in vitro n’affectait pas la quantité d’ADNmt dans la plupart des tissus germinaux. Puisque nous n’avons pas trouvé d’effet de l’âge dans la majorité des paramètres mitochondriaux analysés dans les ovocytes et les embryons, il est suggéré que la délétion commune de l’ADNmt dans les tissus germinaux est davantage reliée au statut cellulaire de la production d’énergie qu’au processus de vieillissement. Deux sources différentes de mutations de l’ADNmt produites dans les ovocytes normaux ou reconstitués ont produit différents résultats d’hétéroplasmie au début de l’embryogénèse. Chez les bovins, l’hétéroplasmie artificielle impliquant une petite insertion (66 pb) dans la région non codante (D-loop) de l’ADNmt a été vraisemblablement non nocive pour l’embryon, tolérant la persistance de l’ADNmt étranger pendant les différents stades du développement des clones. Chez les souris, l’hétéroplasmie naturelle produite par une grande délétion (4974 pb délétion commune) dans la région codante de l’ADNmt a été vraisemblablement nocive pour l’embryon et par conséquent éliminée pour assurer l’homoplasmie au début du développement embryonnaire.

The orphan nuclear receptor NR5A2 regulates peri-ovulatory events and their consequent luteinization in mice

Le récepteur nucléaire Nr5a2, également connu sous le nom de liver receptor homolog-1 (Lrh-1), est exprimé au niveau de l’ovaire chez la souris, exclusivement dans les cellules lutéales et de la granulosa. La perturbation de Nr5a2, spécifique aux cellules de la granulosa chez la souris à partir des follicules primaires dans la trajectoire du développement folliculaire a démontré que Nr5a2 est un régulateur clé de l’ovulation et de la fertilité chez la femelle. Notre hypothèse veut que Nr5a2 régule les évènements péri- et post-ovulatoires dans une séquence temporelle lors de la folliculogénèse. Afin d'étudier l’implication de Nr5a2 lors de l’ovulation et de la lutéinisation à différents stades du développement folliculaire, nous avons généré deux modèles de souris knockout spécifiques aux cellules de la granulosa pour Nr5a2: 1) Nr5a2Amhr2-/-, avec une réduction de Nr5a2 à partir des follicules primaires et subséquents; 2) Nr5a2Cyp19-/-, avec une réduction de Nr5a2 débutant au stade antral de développement en progressant. L’absence de Nr5a2 à partir des follicules antraux a résulté en une infertilité chez les femelles Nr5a2Cyp19-/-, de même qu’en des structures non-fonctionnelles similaires aux structures lutéales au niveau des ovaires, en une réduction des niveaux de progestérone synthétisée ainsi qu’en un échec dans le support d’une pseudo-gestation. La synthèse de progestérone a été entravée suite à l’absence de Nr5a2 par l’entremise d’une régulation à la baisse des gènes reliés au transport du cholestérol, Scarb1, StAR et Ldlr, démontré par qPCR. Les complexes cumulus-oocytes des femelles Nr5a2Cyp19-/- immatures super-stimulées ont subi une expansion in vivo, mais l’ovulation a été perturbée, possiblement par une régulation à la baisse du gène du récepteur de la progestérone (Pgr). Un essai d’expansion du cumulus in vitro a démontré une expansion défectueuse du cumulus chez les Nr5a2Amhr2-/-, associée à un dérèglement de la protéine des jonctions communicantes (Gja1; Cx43). Cependant, l’expansion du cumulus chez les Nr5a2Cyp19-/- n’a pas été autant affectée. Des résultats obtenus par qPCR ont démontré une régulation à la baisse dans l’expression des gènes Areg, Ereg, Btc et Tnfaip6 chez les deux modèles de cellules ovariennes knockout à 2h et 4h post hCG. Nous avons observé que 85% des oocytes, chez les deux génotypes mutants, peuvent subir une rupture de la vésicule germinative, confirmant leur capacité de maturation in vivo. La technique d’injection intra-cytoplasmique de spermatozoïdes a prouvé que les oocytes des deux génotypes mutants sont fertilisables et que 70% des embryons résultants ont poursuivi leur développement vers le stade de blastocyste, et ce, indépendamment du génotype. En conclusion, Nr5a2 régule la fertilité chez les femelles tout au long du processus du développement folliculaire. Il a été démontré que Nr5a2 est essentiel à la lutéinisation et que sa perturbation dans les cellules somatiques ovariennes ne compromet pas la capacité des oocytes à être fertilisés. En vue d’ensemble, nous avons fourni une investigation inédite et complète, utilisant de multiples modèles et techniques afin de déterminer les mécanismes par lesquels Nr5a2 régule les importants processus que sont l’expansion du cumulus, l’ovulation ainsi que la formation du corps jaune.