Οptimisatiοn de la spermatοgenèse in vitrο chez la sοuris prépubère : rôle majeur des cellules sοmatiques testiculaires et de la stérοïdοgenèse

Optimization of in vitro spermatogenesis in prepubertal mice : major role of testicular somatic cellsand steroidogenesis

• Auteur / Autrice : Laura Moutard
• Direction : Christine Rondanino
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moleculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 03/06/2024
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Neuroendocrine EndOcrine and GeRminal DIfferentiation and Communication (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime ; 2022-....)
• Partenaire(s) de recherche : Établissement co-accrédité : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Jury : Président / Présidente : Christelle Delalande-Lecapitaine
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christine Rondanino, Christelle Delalande-Lecapitaine, Florence Baume Brugnon, Ludovic Dumont, Nathalie Rives, Marie-Justine Guerquin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Serge Nef, Christine Wyns
• DOI : 10.70675/37938a52z3d7fz4982z8738z675a2e45705c

Mots clés

Mots clés contrôlés

Opothérapie

Spermatogenèse

Stéroïdogenèse

Métaomique

Puberté

Testicule

Cultures cellulaires

Mots clés libres

Culture organotypique

Spermatogenèse

Stéroïdogenèse

Testicule prépubère

Multiomique

Organotypic culture

Spermatogenesis

Steroidogenesis

Prepubertal testis

Multiomics

Résumé

La prise en charge des enfants dans le cadre des effets indésirables liés au traitement du cancer constitue un enjeu majeur de santé publique. Les traitements du cancer ayant une toxicité reconnue sur les gonades, des procédures de préservation de la fertilité se mettent en place. Chez le garçon prépubère, le prélèvement du tissu testiculaire suivi de sa congélation est proposé. Après décongélation, le tissu testiculaire pourrait être maturé in vitro ou in vivo afin de produire des spermatozoïdes utilisables en Assistance Médicale à la Procréation. La maturation in vitro pourrait être proposée aux patients présentant une localisation testiculaire de cellules tumorales résiduelles. Cependant, la production de spermatozoïdes in vitro reste un événement rare dans le modèle murin. Ce protocole ne peut donc pas être transposé en clinique à l’heure actuelle. Notre première étude fait état d'une maturation partielle des cellules de Leydig, d'une activité stéroïdogène perturbée et d'un excès d’œstrogènes dans les tissus maturés in vitro alors que la seconde démontre la maturation des cellules de Sertoli in vitro. Une meilleure connaissance des mécanismes moléculaires au sein des tissus en culture était nécessaire afin de pouvoir adapter le milieu de culture et optimiser le rendement de la spermatogenèse in vitro. Nous avons donc utilisé une nouvelle approche multiomique alliant single nuclei RNA-seq et single nuclei ATAC-seq permettant d’établir de manière simultanée le profil d'expression génique et de la chromatine ouverte d'unemême cellule. Avant de pouvoir envisager une application clinique, il est indispensable de poursuivre ces travaux par une optimisation des différentes étapes de la spermatogenèse, séparément la mitose, méiose et spermiogenèse en déterminant quels facteurs sont essentiels lors de ces étapes, afin de développer un protocolede culture séquentielle.

Treating children for adverse effects related to cancer treatment is a major public health issue. As cancer treatments are known to have a toxic effect on the gonads, fertility preservation procedures are being introduced. In prepubertal boys, testicular tissue sampling followed by freezing is suggested. After thawing, testicular tissue can be matured in vitro or in vivo to produce sperm for assisted reproduction. In vitro maturation could be proposed to patients with testicular localization of residual tumor cells. However, in vitro sperm production remains a rare event in the mouse model. This protocol cannot therefore be transposed to the clinic at present. Our first study shows partial maturation of Leydig cells, disturbed steroidogenic activity, and excess estrogen in in vitro matured tissue, while the second demonstrates maturation of Sertoli cells in vitro. A better understanding of the molecular mechanisms within cultured tissues was needed to adapt the culture medium and optimize spermatogenesis yields in vitro. We therefore used a new multiomics approach combining single nuclei RNA-seq and single nuclei ATAC-seq to simultaneously profile gene expression and open chromatin in the same cell. Before any clinical application can be envisaged, it is essential to continue this work by optimizing the various stages of spermatogenesis, separately mitosis, meiosis and spermiogenesis, by determining which factors are essential during these stages, to develop a sequential culture protocol.