Contrôle de la Reproduction

Contrôle de la
Reproduction
Une histoire de réseau neuronal ?
Reproduction sexuée
!
!
!
Différenciation sexuelle : cellules spécialisées (2n!
n chromosomes) gamètes mâles et femelles
Différenciation des individus : individus mâles et
femelles
Synchronisation des individus et émission des
gamètes : nécessité d’un contrôle en prise directe
avec les informations extérieures
Emission des gamètes :
exemple des coraux
Synchronisation des individus :
comportement sexuel
Reproduction chez les
Mammifères
!
!
!
Indépendance (relative) du milieu extérieur
Gestation
Cyclicité de la reproduction chez les femelles
Contrôle central de la
reproduction chez les
femelles de
Mammifères
Un exemple : la brebis
GnRH
LH
FSH
Développement des follicules ovariens
Ovulation
Cyclicité ovarienne
Croissance
folliculaire
Ovulation
Phase lutéale
Estradiol (E2)
Progestérone (P4)
Hormones gonadotropes
Croissance
folliculaire
Phase lutéale
LH
FSH
E2
P4
GnRH : Gonadotropin Releasing
Hormone
!
!
!
!
Isolement du GnRH (Schally et Guillemin 1971 Nobel)
Détection des neurones à GnRH par
immunofluorescence (Barry et Dubois 1973)
Découverte du « pulse generator » (Knobil 1975)
Pulsatilité de la sécrétion de GnRH (Levine 1982)
Pulsatilité : définition
Cinétique de sécrétion de LH chez un bélier
Fréquence de prélèvement = 5 minutes
Durée de prélèvement = 24 h
20
Pulse
18
amplitude
16
14
LH ng/ml
Niveau de base
12
durée
10
8
6
4
2
0
2
! = 4h
4
6
8
10
12
Temps (h)
Durée moyenne de l’intervalle interpulse = 50 minutes
14
16
18
20
22
24
Pulsatilité du GnRH
GnRH (pg/ml)
8
6
4
2
0
!Le pic de LH est
précéde d’un pic de
GnRH
80
LH (ng/ml)
!Chaque pulse de LH
est précédé d’un
pulse de GnRH
60
40
20
0
0
5
10
15
20
25
30
35
Contrôles neuroendocriniens
Hypothalamus
Hypophyse
Glande
RF
RIF
GnRH
RH
H
LH
Croissance
folliculaire
FSH
Phase lutéale
Contrôle par modulation de
fréquence
GnRH
Haute fréquence
Faible amplitude
1 pulse/h
IPI = 50min
Basse fréquence
Forte amplitude
LH
LH
LH
Croissance
folliculaire
FSH
FSH
FSH
Phase lutéale
1 pulse/6h
IPI # 330 min
Hypothèse
Synchronisation
GAP
NO
GnRH
Mécanismes cellulaires et
moléculaires de la sécrétion
Potentiel d’action
Calcium intracellulaire
Sécrétion
Méthodes d’étude
Les neurones à GnRH
!
!
!
Nombre faible (800 souris, 2000 singe, 3000
brebis)
Dispersion dans la zone hypothalamique
Origine embryonnaire extracérébrale
Dispersion des neurones à
GnRH
CA
TOL
BDB
TOL
CA
OVLT
TOL
C
O
CO
NSO
NA
Développement précoce des
neurones à GnRH
Embryon de souris E10
Embryon de souris E10,5
Culture d’explant de placode
olfactive
Développement des neurones à
GnRH in vitro
Anti-GnRH
1/3000e
10 !m
100 !m
Pulsatilité de sécrétion
IPI = 18 min
Activité électrique
I
Vm
0 mV
Vholding
50
I (pA)
0
-50
-100
-150
-200
Activité électrique
Fréquence PA > 4,5 Hz
IPI = 18 min
Calcium intracellulaire
Activité calcique
IPI = 18 min
Moore et al. 2003
Rôle synchroniseur
du GnRH ?
Réseau GnRH-GnRH
Effet du GnRH 25pg/ml
210104_02b.xls
3500
GnRH 25pg/ml
.
3300
3100
calcium green
2900
2700
2500
2300
2100
1900
1700
1500
0
100
200
300
n°
400
500
600
Détection des pics
43000,00
41000,00
39000,00
37000,00
35000,00
33000,00
31000,00
29000,00
27000,00
25000,00
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
350,00
calcium events
600
Détection des picsGnRH 25 pg/ml
.
500
!
400
300
!
200
Détermination de la ligne de base (moyenne
et SD flottante 5 points avant 5 points après)
Détection des pics : si valeur > moyenne +
2xSD
100
96,5
93,7
90,8
88
85,1
82,3
79,5
76,6
73,6
70,8
68
65,1
62,3
59,5
56,6
54,1
51,3
48,3
45,5
42,6
39,8
37
34,1
31,3
28,5
25,6
22,8
20
17,1
14,3
11,5
8,62
5,78
-100
2,95
0
0
3,28
5,78
8,28
10,8
13,3
15,8
18,3
20,8
23,3
25,8
28,3
30,8
33,3
35,8
38,3
40,8
%synchro
43,3
45,8
48,3
51
53,5
55,6
58,1
60,6
63,1
65,6
70,6
73,1
75,8
78,3
80,8
83,3
85,8
88,3
90,8
93,3
95,8
98,2
GnRH 2.5pg/ml
68,1
Synchronisation
45,00
40,00
35,00
30,00
25,00
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00
0,78
3,61
6,45
9,28
12,1
15
17,8
20,6
23,5
26,3
29,1
32
34,8
37,6
40,5
synchro
30 sec
43,3
46,1
49
52
54,8
57,3
60,1
63
65,8
71,5
74,3
77,3
80,1
83
85,8
88,6
91,5
94,3
97,1
GnRH 2.5pg/ml
68,6
Synchronisation
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,78
Effets paradoxaux
Antagoniste GnRH
Effets paradoxaux
!
Réponses neuronales individuelles variées
au GnRH ou à l’antagoniste
!
50% des neurones GnRH possèdent le
récepteur GnRH mais plus de 75% répondent
au GnRH ou à l’antagoniste
Réseau neuronal
!
!
Les propriétés du réseau ne sont pas égales
à la somme des propriétés de ses
constituants
La modélisation du réseau permettrait de
comprendre les interactions entre neurones
et de prédire les effets de substances sur les
paramètres de pulsatilité
!
!
!
C Medigue (INRIA)
F Clement (INRIA)
JP Françoise (Paris VI)
!
!
!
S Wray (NIH)
M Otogalli (INRA)
S Constantin (INRA/NIH)