Evolution des systèmes GnRH et de leurs neuropeptides régulateurs dans les contrôles endocrine et paracrine de la spermatogenèse chez la roussette, Scyliorhinus canicula

Objectif principal

L’objectif de ce projet est d’identifier des peptides impliqués dans la régulation de la spermatogenèse chez un requin, la petite roussette. Le programme envisagé est l’identification des séquences de précurseurs peptidiques régulateurs du système GnRH (GnRHs, GnIH, Kisspeptin/Neurokinin/Dynorphin) à partir de données génomiques disponibles et l’étude de leurs activités biologiques sur des cultures hypophysaires et testiculaires. L’étude de la fonction paracrine testiculaire de ces peptides constitue une thématique émergente sur la compréhension de l’influence des facteurs environnementaux sur les fonctions de reproduction. Ce projet, en ciblant un Chondrichtyen, permettra de replacer les résultats dans un schéma évolutif du système hypothalamo-hypophyso-gonadique des Gnathostomes et d’améliorer nos connaissances sur la reproduction des Elasmobranches, groupe à fort enjeu de conservation.

Matériel d’étude, programme et méthodes

La petite roussette, Scyliorhinus canicula (L.) est un requin abondant de nos côtes (Statut IUCN : least concern). L’approvisionnement en animaux se fera auprès du Lycée Maritime et Aquacole et de la Citée de la Mer de Cherbourg. Leur hébergement se fera au Centre de Recherche en Environnement Côtier de la station marine de l’université de Caen.

Le programme et les méthodes envisagées sont :

A) Analyses in silico. Compléter la recherche des précurseurs peptidiques et de leurs récepteurs par interrogation du génome et du transcriptome de S. canicula et des autres génomes de Chondrichtyens. Analyses phylogénétiques et de synténie pour déterminer les gains et pertes de gènes et proposer une histoire évolutive des gènes étudiés.

B) Analyses d’expressions. Clonages des ADNc et analyse de l’expression par RT-PCR (expressions tissulaires et au cours de la spermatogenèse) et par hybridation in situ des ARNm des précurseurs peptidiques et de leurs récepteurs (i.e. : GnRH1 & GNRHR1b, GnRHR2b, ocytocine, neurphysine, somatostatines 1 et 7, Orexine 1, Kiss1 & KissR3, Leptine & LEPR) ainsi que des hormones protéiques et de leurs récepteurs (i.e. : GCα, LHβ, FSHβ, FSHR, LHR) dont les expressions sont pressenties sur la base des travaux de Hara et al. [5].

C) Analyses in vitro du rôle endocrine. Des cultures d’hypophyses entières et de lobes ventraux (VPD) seront développées en étroite collaboration avec S. Dufour et K. Rousseau (BOREA, MNHN, Paris) afin de tester la capacité des neuropeptides (GnRHs, GnIH, Kiss, Leptine) à contrôler l’expression des hormones hypophysaires (GCα, LHβ, FSHβ, TSHβ2, PRL1, GH) et des GnRHRs.

D) Analyses in vitro du rôle paracrine. Quatre stades de la spermatogenèse (spermatogonies, spermatocytes, jeunes spermatides, spermatides âgées) seront mis en culture sous forme d’explants en présence d’hormones gonadotropes (LH, FSH) afin de déterminer la dynamique cellulaire (prolifération, apoptose) en réponse au traitement. Les hormones gonadotropes homologues, déjà obtenues, sont produites par expression des sous-unités fusionnées [20]. L’expression de gènes codants des acteurs de la stéroïdogenèse sera analysée (protéine STAR, 3bHSD et 17bHSD) ainsi que l’expression de différents récepteurs à des ligands peptidiques ou protéiques (i.e. GNRHR, KissR, LRPR, GHR, LHR, FSHR, ORγ). Dans un second temps, les différentes formes de GnRH seront testées pour leur capacité à moduler les réponses observées précédemment.

Perspectives 

Ce projet est dans la continuité d’un projet de Master 2 (F. Jeanne, M2 Sciences de la Mer UniCaen sur la caractérisation des hormones gonadotropes et de leurs récepteurs) et d’un projet fédérateur du MNHN (Neuropeptides et régulation de la spermatogenèse chez un Elasmobranche, 2020-2021). En termes de perspectives, Il s’inscrit dans la compréhension des fonctions de reproduction d’un organisme marin, la roussette, d’intérêt phylogénétique et socio-économique (pêcheries) et appartenant aux Elasmobranches dont 40% des espèces sont menacées. Ce travail se fera également au sein d’un réseau de partenaires présentant une complémentarité scientifique (H. Tostivint (UMR 7221) : histoire évolutive des peptides ; S. Dufour & K. Rousseau : évolution du contrôle neuroendocrine de la reproduction des Actinoptérygiens ; P. Sourdaine : physiologie de la reproduction des Elasmobranches) et permettra des avancées significatives dans la connaissance des Chondrichtyens dont la physiologie est trop peu étudiée au niveau international alors qu’ils sont les représentants vivants des premiers Gnathostomes. Ce projet de thèse s’intègre également, par ses aspects d’études comparées et évolutives des neuropeptides dans le préprojet ANR CandyFISH (APG 2021 coordonné par H. Tostivint) sur le système neurosécréteur caudal des poissons afin de comprendre, notamment, l’influence de l’environnement sur le fitness des poissons et avec, par conséquent, des applications en aquaculture.

Ce projet apportera des bases de connaissances sur la physiologie de la reproduction des Elasmobranches, ce qui à plus long terme peut permettre une maîtrise de leur reproduction, l’un des leviers à la préservation de la ressource.