endocrinologie de la reproduction781.32 KB
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ENDOCRINOLOGIE DE LA REPRODUCTION La reproduction des vertébrés met en jeu des mécanismes que l’on retrouve chez tous les vertébrés et des adaptations particulières en fonction des couples. Contrôle hormonal mettant en jeu des hormones stéroïdes et peptidiques mais également des hormones thyroïdiennes ainsi que des prostaglandines (dérivés de l’acide arachidonique). Leur interaction permet de coordonner différentes fonctions de la reproduction : différenciation sexuelle, croissance et développement, maturation sexuelles et production des gamètes. GnRH (hypothalamus) dont les deux cibles hypophysaires sont la FSH et la LH. Les stéroïdes : œstradiol (17-β- œstradiol = E2), testostérone et la progestérone (P4). L’action des hormones peptidique est assez limité (acte sexuel) alors que les stéroïdes ont un spectre d’action très large. FECONDATION PROCESSUS DE CAPACITATION C’est l’ensemble des modifications biochimiques subit par le spermatozoïde pour qu’il puisse féconder l’ovocyte. Libération d’enzyme lytique, déstabilisation de la membrane (réaction acrosomale). CONCEPTION L’expulsion du 2ème globule polaire fusion des deux noyaux zygote diploïde au bout de 30h. La progestérone favorise la gestation mais inhibe la capacitation et induit la fermeture du col utérin pour empêcher une deuxième fécondation. Les œstrogènes favorisent le déplacement de l’ovocyte dans l’oviducte. DETERMINATION DU SEXE CHEZ LES MAMMIFERES Deux étapes : - détermination primaire = sexe génétique ne concerne que les gonades et ne dépend que des chromosomes (/!\ les reptiles, la température d’incubation des œufs contrôle, le sex-ratio, n’est pas uniquement dépendant les chromosomes). - détermination secondaire : concerne tous les caractères phénotypiques autres que la gonade (tractus génital et tous les caractères secondaires). Avant 4 semaines, il est impossible de déterminer un phénotype sexuel car seul le sexe génétique est déterminé et entre 4 et 8 semaines la gonade est indifférenciée ou bi-potentielle (mi-mâle, mi-femelle). Au stade embryonnaire il coexiste les canaux de Muller (femelle) et de Wolf (mâles). Les canaux de Wolf disparaissent pour donner une femelle et inversement. Expériences de Jost (1953) : cela permet de voir l’importance des H chez le lapin - Castration précoce bilatérale = seuls les canaux de Müller persistent → S'il n'y a plus de gonade, l'embryon se développe spontanément vers le sexe phénotypique femelle. Castration unilatérale chez un mâle = du coté castré le canal de Müller se développe, et un peu Wolf. Et du coté non castré, on a une régression du canal de Müller. Au niveau testiculaire, il y a un facteur responsable de la régression d’un des 2 canaux. Endocrinologie de la reproduction (Delaunay 2010-2011) Page 1 Si on effectue la même castration, mais plus tardive, on aura les 2 types de canaux qui se développent partiellement. - Il prend un embryon femelle et il lui greffe un testicule = régression du canal de Müller → il fait l’hypothèse que cette H responsable de cette régression est la testostérone. - On met un implant (cristal de testostérone) : développement des canaux de Wolf mais pas régression de Müller → Ce n’est pas seulement la testostérone qui induit la régression des canaux de Müller. Le testicule est donc important pour la régression des canaux Muller et le maintient de la différenciation chez les mâles. Il y a des séries de syndromes de différentiation sexuelle dues aux anomalies génétique. LE GENE SRY ET SON D OMAINE HMG La détermination du sexe gonadique dépend de la présence du gène SRY. Chez les mâles, la protéine TDF issue de l'expression de SRY possède un domaine HMG (High Mobility Group ; 80aa, domaine très conservé), permettant à cette protéine de se fixer sur l'ADN. Sa fixation sur l'ADN induit une courbure de celui-ci de 70° à 80°. Cette courbure de l'ADN, aurait pour conséquence de permettre le rapprochement et l'interaction des facteurs de transcription contrôlant la différenciation des gonades. Ceci permettrait donc de déclencher l'expression de gènes menant à la formation du testicule, et des autres structures génitales masculines. EST-CE QUE SRY EST NECESSAIRE ET SUFFISANT POUR CONTROLER LA DIFFERENCIATION SEXUELLE MALE CHEZ LES MAMMIFERES ? - création de souris XX transgénique avec le locus SRY - croisement avec une souris WT (recombinaison hétérologue donc le transgène est n’importe où) SRY régule l’expression de gènes en se fixant sur les séquences AACAAG qui sont retrouvés dans le gène Cyp19 (ou p450 aromatase). Elle aromatise la testostérone en œstradiol. SRY va réprimer l’aromatase et favorise alors la différenciation du tractus génital mâle. SRY a un autre point de contrôle : le facteur de transcription SRY reconnait un élément de réponse dans le gène AMH (Anti Mulleriar Hormone) va avoir une activité négative sur les canaux de Muller en stimulant l’apoptose. Ce facteur de transcription fait partie de la même famille que TGF et TFG. « SEXE DU CERVEAU » : Sexe de l’hypothalamus (différenciation sexuelle du cerveau) : chez les femelles, la sécrétion des gonadotropines (SH, LH) est cyclique alors qu’elle est continue chez le mâle. Ces cycles sont programmés très tôt, une fenêtre de 48h après la naissance durant laquelle l’hypothalamus est programmé pour déclencher un pattern spécifique du sexe. Endocrinologie de la reproduction (Delaunay 2010-2011) Page 2 LA MATURATION SEXUELLE = PUBERTE Ensemble des modifications anatomiques et physiologiques qui vont permettre à un individu de passer d’un stade sexuellement immature à un stade lui permettant de se reproduire. Le développement de l’organisme est synchronisé avec le développement du système reproducteur. Différent de l’hétérochronie (modification de la vitesse/durée de développement de l’organisme) chez l’Ambystome (amphibien) : ils arrivent à se reproduire alors qu’ils sont encore au stade larvaire. AVANT LA NAISSANCE : Au cours de la grossesse, le taux d’œstrogènes ↗ ce qui va provoquer un feedback négatif sur l’hypothalamus = ↘ GnRH = ↘ LH et FSH qui sont donc en concentration très basse ([œstrogène] la plus élevée) à cause de la barrière placentaire pic de LH et FSH à la naissance. Jusqu’au début de la puberté, on observe des pics épisodiques. ENTRE 9 ET 14 ANS : La puberté correspond à la mise en place des profils d’expression des hormones, s’installe un rythme cyclique (amplitude et fréquence) et pulsatile. A maturité, le GnRH va être sécrété de manière pulsatile avec une fréquence de 90 à 120 minutes. Chez le mâle, la sécrétion de GnRH induit un même type de sécrétion de LH et de testostérone. Chez la femme, à l’approche de la puberté, on a un FB - exercé par les œstrogènes et la testostérone est moins importante. Il faudra + de stéroïdes sexuel pour obtenir le même effet de FB. On verra progressivement augmenter les concentrations en FSH et LH. Sécrétion + importante de FSH chez les femelles que chez les mâles. Les stéroïdes sexuels voient leur sécrétion augmenter, vont circuler associé à des protéines de transport SHBG (Sex Hormone Binding Globuline); rôle important car elle contrôle l’activité biologique La testostérone régule négativement la SHBG tandis que l’œstradiol la stimule. [testostérone] totale : femelle < (x20) mâle. [testostérone] libre : femelle < (x40) mâle. L’AXE GONADIQUE FEMELLE MISE EN PLACE DU CYCLE OVARIEN Mise en place d’une inversion du FB – en FB + des œstrogènes sur l’axe HT-HP au moment de l’ovulation. Pratiquement pas d’ovulation pendant la première année de la puberté, et il faut au moins 5 ans pour obtenir une ovulation dans 80% des cycles. Les Androgènes surrénaliens sont d’excellents marqueurs de puberté et de vieillissement. Le DHEA est un androgène à faible activité androgénique (précurseur d’œstrogènes) → On dose sa forme sulfatée (DHEAs) qui est un intermédiaire dans la synthèse des androgènes Age [DHEA-S] µM chez la femelle [DHEA-S] µM chez le mâle 1-6 0,5 0,9 8-10 2 4 12-14 4,6 5,8 16-20 9,1 8 Endocrinologie de la reproduction (Delaunay 2010-2011) Page 3 L’AXE HYPOTHALAMO-HYPOPHYSAIRE Le noyau arqué dans l’hypothalamus sécrète la GnRH (décapeptide) de façon pulsatile qui agit sur l’hypophyse antérieure, en particulier les cellules gonatotropes ce qui stimule la synthèse et la sécrétion de LH et FSH. Pour mettre en évidence la fonction de ces structures, on pratique une ablation/lésion = supprime la sécrétion de LH et FSH. La FSH est une glycoprotéine hétérodimérique, les chaines et sont codés par des gènes différents : - confère la spécificité lié à l’espèce (la chaîne a de FSH et LH sont les mêmes) - confère la spécificité hormonale La synthèse de la sous-unité est constante tandis que celle de est limitante (régulée). Rôle de la FSH : stimule la prolifération et la différenciation des cellules de la granulosa. Elle fait partie de la classe des H peptidiques, son récepteur est donc membranaire. La LH est produite par les cellules gonadotropes (comme FSH). Les œstrogènes stimulent la production hypophysaire de LH en augmentant la sensibilité des gonadotropes au GnRH. La LH est le régulateur majeur de la production de stéroïdes (=stéroïogenèse) : œstrogène, progestérone, testostérone. On remarque Sécrétion pulsatile des hormones hypothalamique. Les pics de LH sont synchrones avec les pics de GnRH. La [LH] est en ng/ml et [GnRH] en pg/ml. L’OVAIRE Double fonction : - Exocrine : assure la maturation et l’émission cyclique des ovocytes - Endocrine : synthèse et sécrétion d’hormones nécessaire à l’ovulation, le développement du fœtus, la lactation, l’implantation de l’ovocyte fécondé et le rétrocontrôle de l’axe HT-HP. Anatomie : - une zone externe : le cortex, - une zone interne : la médulla Sous le tissu conjonctif, on a un épithélium germinal qui donne des cellules germinales, les oogonies. Ces cellules se multiplient pendant la vie fœtale. Nombre de cellules germinales en fonction de l’âge : 7 millions à 6 mois, 400 000 oogonies quand les ovaires fonctionnent (13 phase menstruelle ans) et seulement 400 cellules vont maturer, soit 99% vont = transition utéofolliculaire devenir atrésiques (atrésie = diminution ou l'atrophie de follicules dans tout stade et à n'importe quel moment de la vie d'une femme). Chez les mammifères, il existe 2 types de cycle ovarien: - œstral : ovulation en début de cycle (chez les souris) - menstruel (ovarien) : ovulation en milieu de cycle. Le cycle ovarien comprend 4 phases : voir ci-contre. Endocrinologie de la reproduction (Delaunay 2010-2011) phase folliculaire (14j) phase lutéale (12 à 16j) ovulation (48h) = transition utéofolliculo-lutéale Page 4 LA FOLLICULOGENESE Processus par lequel le follicule primordial va croître et maturer pour aboutir à l’ovulation d’un ou plusieurs ovocytes aptes à la fécondation. Ce processus est long (+ long que le cycle ovarien). Les follicules se développent par cohorte en parallèle. Un follicule va être sélectionné pour l’ovulation d’où l’importance du niveau d’expression du récepteur à la LH. Au cours de son développement, le follicule passe par plusieurs stades: 1. Recrutement Dès que la cellule reproductrice (ovocyte) entame sa croissance, elle s'entoure d'une couche de cellules aplaties disposées en couronne, séparée de l'ovaire proprement dit par une membrane. On parle de follicule primordial qui mesure environ 0,05mm de diamètre. 2. Croissance folliculaire basale : Les cellules de la couche périphérique vont proliférer et prendre un aspect cubique. Ce sont les follicules primaires, à peine plus gros. La prolifération des cellules se poursuit, et celles-ci s'organisent en plusieurs couches concentriques, dont la plus interne formera la zone pellucide de l'ovule, et les plus externes, la corona radiata. Ce sont les follicules secondaires mesurant 0,2mm environ. Ces 3 types de follicules forment la catégorie des follicules pré-antraux qui, pour la plupart, en dehors de l'influence hormonale des cycles ovariens, dégénèreront. 3. Phase de croissance du follicule terminale Dès le début de la phase folliculaire du cycle ovarien, sous l'influence de la FSH, quelques follicules pré-antraux (0,5 à 5mm de diamètre) vont poursuivre leur développement. Leurs cellules vont sécréter un liquide qui va creuser une cavité dans le follicule: l'antrum. L'ovocyte se trouve à présent refoulé sur le côté du follicule. Dans un cycle normal, non stimulé, une sélection s'opère dès le 5e jour du cycle (suite à l'augmentation des oestrogènes), et seul le follicule le plus sensible va poursuivre son développement. Ce follicule est le seul qui atteindra la maturation et fera l'objet d'une ovulation. C'est le follicule de De Graaf (15 à 30mm). Vers le 14e jour d'un cycle idéal de 28 jours, environ 36 à 48h après le début du pic de LH, l'ovocyte va se détacher de la paroi du follicule et être relâché ovulation Endocrinologie de la reproduction (Delaunay 2010-2011) Page 5 PHASE LUTEALE Chez le mammifères à ovulation spontanée, l’activité de l’ovaire est cyclique, et la période du cycle varie en fonction des espèces (chez la femme = 28jours ; rongeurs = 4-5j). On considère qu’il y a 4 étapes dans le cycle ovarien : - Phase menstruelle = transition lutéo-folliculaire - Phase folliculaire - Phase ovulatoire= transition folliculo-lutéale - Phase lutéale Cette dernière est caractérisée par 2 phénomènes : La formation et ensuite la dégénérescence du corps jaune : le follicule de De Graaf qui a libéré l’ovocyte mature va se remplir de sang (follicule hémorragique) et ses cellules vont se modifier. Il va dès lors sécréter principalement de la progestérone (et aussi un peu d’œstrogènes) qui atteint un pic maximal vers le 9e jour post-ovulatoire. Cette cellule devient une cellule lutéale = corps jaune. C’est un organe endocrine transitoire. En l’absence de fécondation et nidation, le corps jaune va commencer à régresser dès le 9e jour qui suit l’ovulation et le taux de progestérone et des œstrogènes vont diminuer. Le développement de l’endomètre qui se prépare à une éventuelle nidation : sous l’action de l’œstradiol, la paroi de l’endomètre s’épaissit (de 1 à 3-5mm) et se vascularise (phase sécrétoire) dû à une prolifération cellulaire intense. L’épaisseur est contrôlée par… En l’absence de nidation, suite à la chute de la progestérone, cette paroi va être infiltrée par les lymphocytes et être éliminée en fin de cycle, ce qui déclenche des saignements : les menstruations. Changements hormonaux au cours du cycle ovarien : La pulsatilité du GnRH est indispensable pour un déroulement normal du cycle ovarien. Phase folliculaire : Décharge ovulante : Phase lutéale : - ↗ taux d’œstrogènes - ↘ œstrogènes - Stabilisation des œstrogènes - ↗ du taux de FSH - ↗ progestérone (produite à un taux intermédiaire - Légère ↗ de LH par le corps jaune) - Stabilisation de la - Pic de LH et FSH, puis progestérone à un taux max redescend juste après (due au corps jaune) - Forte ↘ de LH et FSH Le GnRH est la seule H requise pour produire la LH et FSH. → Pendant la phase folliculaire : - La LH stimule la différenciation des cellules de la thèque - La FSH stimule la maturation des cellules de la granulosa Le follicule va donc produire de + en + d’œstrogènes A faible concentration (50pg/ml), l’œstradiol exerce un feedback négatif sur l’hypothalamus (sensibilise également les cellules de la granulosa à la FSH = les cellules prolifèrent quand mm). En fin de phase folliculaire, les concentrations ↗ exponentiellement. Au-delà de 150-200pg/ml, pendant environ 36h, le feedback négatif va s’inverser pour devenir un fb + = responsable du pic de LH = pic pré-ovulatoire. La réponse à cette très forte concentration de LH au niveau du follicule sélectionné : - les cellules de la thèque et de la granulosa vont sécréter la PGF2α (famille des prostaglandines = dérivés d’AG poly-insaturés) → fait ↗ la pression intra-folliculaire. - Effet sur l’activateur du plasminogène = stimule la collagénase (enzyme protéolytique), et d’autres enzymes protéolytiques → fragilise la paroi du follicule. On fait monter la pression et en mm tps on fragilise la paroi = expulsion de l’ovocyte. Progestérone = ↘ la sécrétion de GnRH, bloque la maturation de follicules, ↘ l’excitabilité du myomètre utérin, ↗ l’activité sécrétoire de l’endomètre. Endocrinologie de la reproduction (Delaunay 2010-2011) Page 6 Mécanisme de FB – des estrogènes sur les neurones à GnRH : → 2 types de récepteurs à l’œstrogène : ERα et ERβ. Dans les neurones à GnRH, on trouve ERβ, mais pas ERα. KO de ER : - sécrétion de LH - importante chez les animaux qui n’ont plus le récepteur ERα (ERα-KO) - il n’y a pas de ≠ de sécrétion (LH, GnRH, cellule c-Fos) pour les souris WT et ERβ-KO → même si β est exprimé dans ces neurones, il ne contrôle apparemment pas la sécrétion. « KO systémique » = toutes les cellules ont leur gène ERα/β muté. ERα muté dans les neurones : - utérus beaucoup + gros et rempli de liquide - endomètre atrophié, sans système glandulaire, et infiltré par des granulocytes - ovaires hyperactivés avec beaucoup de follicules au stade antral (mais pas d’ovulation) Les afférences des neurones à GnRH qui expriment ERα sont situées dans la région périventriculaire de l’hypothalamus rostral. → Traçage rétrograde (+GFP) + recombinase qui ne fonctionne que dans les neurones à GnRH. Puisque dans les neurones à GnRH on ne trouve pas ERα, on peut penser que les neurones exprimant ERα projettent sur les neurones à GnRH = contrôle de ces neurones par l’œstradiol/progestérone. L’ovaire produit aussi d’autres facteurs qui vont moduler la sécrétion de LH et FSH : - inhibine (cellule de la granulosa) : ↘ expression FSH-β - activine : ↗ expression FSH-β Rôle des prostaglandines PgF2 : Déclenchent l’avortement ou l’accouchement. GESTATION L’IMPLANTATION Au stade 64 cellules, on a une blastula qui va s’implanter. Un type de cellule va donner le trophoblaste (future annexes embryonnaires) et un autre type de cellule va donner une masse cellulaire appelé bouton embryonnaire (futur embryon). Ces 2 types cellulaires vont former le blastocyste. L’implantation est caractéristique des mammifères et dépend du conditionnement de l’endomètre (accumulation de glycogènes, de lipides, protéines dans les cellules du stroma). L’attachement de l’embryon à l’endomètre se fait grâce à des protéoglycanes sulfatés et l’intervention de récepteur à l’EGF présent sur les cellules du trophoblaste. Au niveau de l’endomètre, il y a des cellules de type récepteur pour permettre l’attachement. Les cellules du trophoblaste vont envahir le stroma (sous l’épithélium de l’endomètre). Ces cellules vont activées certains nombres de gènes qui vont engendrer des modifications et venir entourer le blastocyste. C’est la réaction déciduale. Les facteurs qui interviennent sont l’IGF1 et 2 (facteur de croissance), le LIF, FGF, EGF avec un mode d’action endocrine et paracrine qui agissent très localement. LE PLACENTA Il a 2 fonctions : c’est une barrière sélective permettant les échanges mèreenfant (nutriment et O2) et enfant mère (produits d’expression) et il produit des hormones stéroïdes et peptidiques. HORMONES HCG C’est le premier marqueur de la différenciation trophoblastique, et la première hormone sécrété par le placenta. C’est une protéine dimérique avec une chaîne α et β (237aa). La chaîne α permet la spécificité de l’espèce, elle est presque identique aux chaînes α de la LH, FSH et TSH. La chaîne β donne la spécificité hormone/récepteur et a 67% d’homologie avec la chaîne β de la LH. Rôle de stimulation de la progesterone et de la 17αOHProgestérone : Pendant la 1ere semaine la concentration de HCG augmente très fortement tous les 2 jours. En 3-4 jours, on a multiplié par 10 la quantité. Donc on a basé les tests de grossesse sur la présence d’HCG. Endocrinologie de la reproduction (Delaunay 2010-2011) Page 7 LACTOGENESE PLACENTAIRE = SOMATOMAMOTROPINE Elle ressemble à la prolactine, c’est une hormone de croissance. Elle va augmenter tout au long de la gestation et stimule la sécrétion pancréatique de l’insuline mais entraîne une résistance à l’insuline. On obtient un état ressemblant au diabète. Cet effet contribue à maintenir une disponibilité en glucose pour le fœtus. OCYTOCINE Elle intervient lors de la contraction et la production de POMPC et NPY. STEROIDES Pendant la grossesse, les stéroïdes sont produits par la mère, le fœtus et le placenta. PROGESTERONE A partir de 12 semaines, l’unité placentaire produit de la progestérone et est indépendante de la LH et FSH hypophysaire. Il n’y a pas d’activité 17αOH donc pas de 17αOH progestérone. La progestérone va stimuler la réaction décidual et réduit la sensibilité de l’utérus à l’ocytocine (empêche contraction) et le développement des glandes mammaires. ŒSTROGENE Ils sont impliqués dans le développement des glandes mammaires, la décontraction de la cavité pelvienne et la croissance de l’utérus(jusqu’à 1kg). Le gène de la prolactine est régulé positivement par les œstrogènes qui stimulent la taille et la prolifération des cellules lactotropes. AUTRES LA CONTRACENPTION - œstrogènes + progestagènes - progestagènes seuls L’agoniste des œstrogènes bloque le développement des follicules (FSH) et la progestérone bloque l’ovulation (LH) Pilule abortive : RU486 que l’on peut prendre jusqu’à 50jours après l’arrêt des règles et fait son effet 48h après. L’AXE GONADIQUE MALE INTRODUCTION Dans les testicules, deux types cellulaires sont les cibles de l’axe hypothalamohypophysaire : les cellules de Sertoli qui soutiennent la maturation des spermatozoïdes et les cellules de Leydig qui produisent la testostérone. Le complexe hypothalamus/adénohypophyse agit en deux temps : l’hypothalamus d’abord stimule, grâce à la GnRH, l’adénohypophyse qui, ensuite, répond à cette stimulation en libérant la FSH et la LH. La FSH a pour cibles les cellules de Sertoli qui stimulent alors la spermatogenèse, alors que la LH agit sur les cellules de Leydig pour qu’elles sécrètent la testostérone. Endocrinologie de la reproduction (Delaunay 2010-2011) Page 8 HORMONES 95% de la testostérone est produite par les cellules de Leydig et 5% par les glandes surrénales. Testostérone : La testostérone est convertie dans le tissu périphérique en désydro –testostérone par la 5α-réductase (TDHT). Elle a une durée de demi-vie de 15min. C’est une hormone multi-fonctionnelle : - agit localement sur les cellules de Sertoli (action paracrine) afin de participer à la stimulation de la spermatogenèse, - permet la différenciation, la croissance et le fonctionnement des organes reproducteurs, - elle est responsable des caractères sexuels secondaires masculins (pilosité, mue de la voie, sécrétions épaisses des glandes sébacées favorisant l’acné, musculature par effet anabolisant, pulsions sexuelles et comportement agressif), - elle exerce un rétrocontrôle inhibiteur sur l’hypothalamus et l’adénohypophyse. Le FB – effectué par la testostérone régule à la baisse la sécrétion hypothalamique de GnRH ce qui conduit à une réduction de la libération de FSH et LH. Mais en plus, la testostérone inhibe directement la libération de LH par l’adénohypophyse. Par contre, la testostérone n’affecte pas la FSH, c’est une autre hormone sexuelle, l’inhibine produite par les cellules de Sertoli, qui freine la sécrétion hypophysaire de FSH. Les androgènes surrénaux : Déterminent la programmation de l’hypothalamus, la différenciation du tractus mâle, la descente des testicules, la maturation du tractus à la puberté (=spermatogénèse), le comportement reproducteur et agressif, le caractère sexuelle secondaire et l’augmentation de la masse musculaire. La prolactine potentialise les effets de la LH sur les cellules de Leydig et les effets de la testostérone sur ses cibles. LA VOIE DE SIGNALISATION DES ŒSTROGENES Organes cibles des œstrogènes : cœur, foie, cerveau. C’est donc une sphère d’action extrêmement large qui dépasse celle de l’appareil reproducteur. L’œstradiol radioactif nous permet de suivre la radioactivité en fonction du temps dans différents organes : - foie et sang : accumulation transitoire (comme dans tous les organes) - utérus : persistance, il s’accumule car il existe une substance qui empêche l’œstradiol d’être aussi rapidement éliminé que dans les autres organes. Ils l’ont appelé « récepteur des œstrogènes » (en 1970) Le récepteur est une protéine : ERα. Fait partie d’une super famille de protéines qui partagent des caractéristiques structurales et fonctionnelles. ex : famille des récepteurs nucléaires qui sont des régulateurs de la transcription. Chez l’Homme 40 000 Rcp, il existe des récepteurs orphelins. ASPECTS MOLECULAIRES Les effets des œstrogènes sont médiés par 2 récepteurs : ER et ER Les récepteurs des œstrogènes sont des protéines de la superfamille des récepteurs nucléaires, famille des récepteurs des stéroïdes, liant naturellement les œstrogènes. Ces récepteurs agissent sous forme de dimères (homodimère pour le récepteur aux œstrogènes) Les récepteurs ERα et Erβ sont deux protéines structurées par 5 régions communes A/B, C, D, E et F à tous les récepteurs nucléaires. Endocrinologie de la reproduction (Delaunay 2010-2011) Page 9 Dans le gène on trouve des régions codantes et non codantes, l’épissage alternatif permet de donner des formes différentes des récepteurs. Il y a donc plusieurs promoteurs pour ce même gène (ici au moins 5) qui ne sont pas utilisés de la même manière selon les tissus. Le domaine N-terminal (domaines A et B) Est impliqué dans des interactions protéine-protéine et participe, par le recrutement de cofacteurs transcriptionnels, à l’activation et l’expression des gènes cibles de l'œstradiol. Cette région contient une fonction d’activation de la transcription ou AF1 et 2 (Activation function) ce dernier est composé d’autres parties comme l’AF-2a et l’AF-2 core. Le domaine de liaison à l'ADN (DBD) (domaine C) Joue un rôle crucial dans la dimérisation et capable de se fixer à l’ADN. C’est la signature de la famille car on retrouve ce domaine (constitué de 2 doigts de zinc) dans tous les récepteurs de cette famille. La région charnière ou hinge (domaine D) Ce domaine change de conformation après fixation du ligand et contient des sites de modification posttraductionnelle La région C-terminale (domaines E et F) Possède le domaine de fixation du ligand, ou LBD (Domaine de liaison au ligand) et le site de la fonction de transactivation AF2. MODE D’ACTION LA REPONSE AUX OESTROGENES DEPEND DU RECEPTEUR ER ALPHA Expérience de gène rapporteur : on prend une lignée cellulaire qui ne contient pas de récepteur œstrogène (MDA) pas de réponse. On modifie cette lignée : on y intègre le récepteur constitutivement à l’aide d’un plasmide qui régénère quasiment la fonction initiale. La présence du récepteur est nécessaire et suffisant pour avoir une réponse. Cellules cancéreuse humaines mcf7 qu’ils ont transfecté avec des gènes rapporteurs avec des promoteurs de crapaud. Traitement des cellules avec de l’œstradiol puis délétions des parties en 5’ pour trouver la séquence régulatrice sur laquelle se fixe le récepteur aux œstrogènes. Cette séquence est un palindrome ce qui prouve que le récepteur se fixe sous forme de dimère (chaque demi site fixe un monomère) promoteur mapping AGTCAnnnTGACC INTERACTION HORMONE-LBD ligand-pocket = cage formée par des hélices. L’hélice H12 se replie (modèle piège à souris) quand le ligand entre dans la poche de fixation car cela provoque un changement de conformation. Il va pouvoir recruter des coactivateurs ou des corepresseurs car il est actif. Mode d’action classique du récepteur des œstrogènes : en absence d’hormone le récepteur est entouré de protéine chaperonne (hsp70 et 90) qui bloquent l’accès à l’hormone (aporécepteur). Il peut y avoir des contacts protéine-protéine avec d’autres facteurs de transcription (ex : fos/Jun) dans ce cas, pas besoin de site de réponse au récepteur car il est complexé à l’autre facteur. Si [H] ↗, le récept peut fixer l’hormone = relargue les protéines chaperonnes, ce qui permet la translocation nucléaire, la dimérisation du récepteur, sa fixation sur l’élément de réponse et la liaison au CoActivateur. Interaction avec le complexe Pol2 = ↗ CoTranscripteur. Endocrinologie de la reproduction (Delaunay 2010-2011) Page 10 L’INACTIVATION DU GENE ER-ΑLPHA CHEZ LA SOURIS Males et femelles: légère diminution de la densité minérale osseuse Males: fertilité diminuée Femelles: Infertiles, utérus hypoplasique, ovaires hyperémiques, pas de corps jaune, pas de cellules de la granulosa, pas de réponse utérine et vaginale à un traitement aux œstrogènes, Réponse vasculaire aux oestrogènes normale. La mutation en TGA (codon Stop) est juste avant le deuxième doigt de zinc, pas le domaine de liaison à l’ADN donc la protéine n’est pas du tout fonctionnelle. Attention, on n’a pas forcément la même réponse chez l’homme : Endocrinologie : [FSH], [LH], [IGF1], [osteocalcin], [BSAP] élevées hyperinsulinémie, intolérance au glucose [Testostérone] normale, pas de réponse à un traitement E2 Génétique : Homozygote (consanguinité) pour une mutation de l’Arg 157 (CGA TGA) dans l’exon 2 du gène ER alpha Système osseux : Age apparent du squelette : 15 ans, épiphyses ouvertes, densité minérale osseuse anormalement basse Patient 28 ans 204 cm ; 127 kg LE RECEPTEUR DES ESTROGENES ER-ΒETA Découverte d’un deuxième récepteur (en cherchant des récepteurs orphelins dans la prostate). Distribution tissulaire de ERα et ERβ : - il y a des tissus où on trouve les 2 - Principalement ERβ : Poumons, cerveau, prostate - Principalement ERα : Glandes surrénales. On a des territoires d’expression qui se chevauchent mais qui ne sont pas identiques. Fixation des œstrogènes sur ERα et ERβ. (cf TD) On prend les 2 récepteurs, et on ajoute du 17βoestradiol du 17αoestradiol, du DES (agoniste synthétique du 17βoestradiol utilisé pour prévenir les fausses-couches → pb : bébé filles ont développé des cancers à l’âge adulte), ou estriol. ASPECTS PHYSIOPATHOLOGIQUES La principale pathologie liée à un dérèglement du fonctionnement des œstrogènes et leurs récepteurs est le cancer du sein hormono-dépendant. En effet, près de 60% des tumeurs cancéreuses mammaires présentent initialement une croissance dépendante des œstrogènes. Les tumeurs œstrogéno-dépendantes affectent également d'autres organes, notamment l'utérus (endomètre). Les récepteurs ERα et ERβ seraient impliqués dans certains effets protecteurs des œstrogènes dans des maladies neuro-dégénératives telles que la maladie d'Alzheimer, ainsi que suite à certains accidents vasculaires cérébraux. Pathologies liées aux organes cibles : - Cancer : glandes mammaires, utérus, poumons, colon… - Alzheimer : cerveau - Maladies cardio-vasculaires - Ostéoporose (directement liée à la chute de prod d’E2 à la ménopause) - Cholestérol Endocrinologie de la reproduction (Delaunay 2010-2011) Page 11
