FOXL2 : A regulator of endometrial physiology ? First insights from ruminants

par Caroline Eozenou

Thèse de doctorat en Reproduction et développement

Sous la direction de Olivier Sandra.

Le président du jury était Renato Fanchin.

Le jury était composé de Olivier Sandra, Renato Fanchin, Daniel Vaiman, Paul Fowler, Giovanni Levi, Richard Lea.

Les rapporteurs étaient Daniel Vaiman, Paul Fowler.

  • Titre traduit

    FOXL2 : Un régulateur de la physiologie endométriale ? Premières conclusions chez les ruminants


  • Résumé

    L’implantation est caractérisée par les premiers contacts cellulaires permanents entre l’endomètre, tapissant l’utérus, et le conceptus (disque embryonnaire et tissus extra-embryonnaires). Cette étape se trouve être l’un des plus importants points de contrôle de la gestation nécessitant un dialogue finement régulé entre ces deux entités. Concernant les ruminants, un déclin de la fertilité a été observé notamment chez les vaches laitières hautes productrices. La moitié des gestations s’arrête pendant la période pré-implantatoire due à des mortalités embryonnaires précoces ainsi qu’à des défauts utérins. Depuis 10 ans, des analyses exploratoires ont été mises en place dans le but d’étudier les profils d’expression de gènes endométriaux sous l’influence du cycle oestral, de la gestation précoce ou encore des stéroïdes ovariens comme la progestérone et les oestrogènes. Ces études sont essentielles pour l’identification des gènes endométriaux clés pour la survie et la croissance du conceptus avant l’implantation. Notre laboratoire a réalisé une analyse transcriptomique à partir d’échantillons endométriaux collectés sur des vaches cycliques et gestantes au 20 ème jour post-oestrus correspondant respectivement à la phase folliculaire et au premier jour d’implantation. Plusieurs familles de facteurs de transcription apparaissent différentiellement exprimées dans cette étude, notamment FOXL2, un membre de la famille des Forkhead Box transcription factor considéré comme le gène clé de la différenciation ovarienne. Ce travail de thèse s’est intéressé à l’implication de FOXL2 dans la physiologie endométriale. FOXL2 est exprimé et régulé pendant le cycle oestral et la gestation précoce dans l’endomètre de ruminants. De plus, la progestérone a été identifiée comme le régulateur majeur de l’expression endométriale de FOXL2 chez la vache et la brebis alors que l’effet des estrogènes n’a pas été démontré. A partir d’une approche gènes candidats, la surexpression de FOXL2 induit la régulation différentielle de onze gènes potentiellement cibles de FOXL2 dans des cultures primaires endométriales de cellules stromales et épithéliales glandulaires. En particulier, PTGS2 qui est un gène impliqué dans la réceptivité utérine apparait inhibé par FOXL2 alors que SCARA5 et RSAD2, tout deux impliqués dans la réponse immunitaire sont stimulés. Enfin, DLX5 apparait différentiellement régulé entre les cellules stromales et épithéliales glandulaires sous l’impact d’une surexpression de FOXL2. Pour conclure, l’expression endométriale de FOXL2 est fortement liée au processus de réceptivité utérine qui se déroule avant l’implantation et peut moduler l’expression de gènes endométriaux essentiels. De nouvelles analyses sont nécessaires pour déterminer si FOXL2 est le gardien de la physiologie reproductive femelle.


  • Résumé

    Implantation is characterized by the first permanent cellular interactions between the endometrium, lining the uterus, and the conceptus (embryonic disk and extra-embryonic tissues) and appears to be one of the most important checkpoints of successful pregnancy. Regarding ruminant species, and more specifically dairy cows, half of pregnancies abort during the pre-implantation period due to early embryonic death and uterine defects. In the last decade, exploratory approaches have been developed to study endometrial genes expression under the influence of oestrous cycle, early pregnancy, and ovarian steroid hormones in order to identify systematically crucial endometrial genes for conceptus growth and survival leading to a successful implantation in ruminant specifically. A microarray analyse made at the laboratory based on endometrial samples collected from cyclic and pregnant cows at 20 days post-oestrous, corresponding respectively to the follicular phase and the implantation initiation. Several members of the transcription factor families appeared to be differentially expressed in this study including FOXL2, a member of the Forkhead box L sub-class originally considered as a key gene for ovarian differentiation. My PhD thesis focused on the implication of FOXL2 gene in endometrial physiology. FOXL2 gene had been demonstrated to be expressed and regulated during the oestrous cycle and early pregnancy in ruminant endometrium. Moreover, progesterone was identified as a master regulator of FOXL2 endometrial expression in both cattle and sheep whereas estrogens have no impact. Based on candidate genes approach, over-expression of FOXL2 gene induces a regulation of eleven putative FOXL2 target genes in primary endometrial stromal and glandular epithelial cells. In particular, PTGS2 which is a positive regulator gene for uterine receptivity was shown to be inhibited whereas SCARA5 and RSAD2 expressions that were involved in immune response were shown to be stimulated as well as DLX5 expression was differentially regulated between stromal and glandular epithelial cells. Collectively, FOXL2 endometrial expression is strongly linked to the uterine receptivity process prior to the implantation and modulates the expression of essential endometrial genes. Further investigations will be required to investigate whether FOXL2 is the gatekeeper of female reproduction in the vertebrate species.


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