Gynecologie Obstetrique & Fertilite 41 (2013) 540–543

Dix-huitiemes Journees nationales de la Federation francaise d’etude de la reproduction(Rouen, 25–27 septembre 2013)

Regulation de la croissance des follicules pre-antraux, un frein al’epuisement de la reserve ovarienne

Regulating pre-antral follicle development: A brake on depletion of the ovarian

reserve

M.-J. Bertoldo a,*, J. Bernard a, N. Duffard a,b, P. Mermillod a,c,d,e, Y. Locatelli a,b,c,d,e

a INRA, UMR85, physiologie de la reproduction et des comportements, 37380 Nouzilly, Franceb MNHN, laboratoire de la Reserve de la Haute Touche, 36290 Obterre, Francec CNRS, UMR7247, 37380 Nouzilly, Franced Universite Francois-Rabelais de Tours, 37041 Tours, Francee IFCE, 37380 Nouzilly, France

I N F O A R T I C L E

Historique de l’article :

Recu le 17 juin 2013

Accepte le 9 juillet 2013

Disponible sur Internet le 21 aout 2013

Mots cles :

Folliculogenese

Ovocyte

AMH

c-Jun

Keywords:

Folliculogenesis

Ovocyte

AMH

c-Jun

R E S U M E

La folliculogenese est un processus complexe et dynamique regule par des facteurs stimulateurs et

inhibiteurs. Chez les mammiferes, au cours de ce processus, la reserve de follicules primordiaux est

progressivement reduite au fur et a mesure des vagues de croissance folliculaire. L’ovulation resulte d’un

long processus de selection au cours duquel de nombreux follicules degenerent par atresie. Les

principales recherches portant sur la regulation de la folliculogenese se sont concentrees sur les facteurs

ayant une action positive sur la croissance folliculaire, et peu sur les regulateurs negatifs qui participent

pourtant a la differentiation harmonieuse des follicules. Neanmoins, il existe plusieurs facteurs decrits

comme inhibiteurs de l’activation et du developpement folliculaire. Nous en detaillerons certains dans

cette revue.

� 2013 Publie par Elsevier Masson SAS.

A B S T R A C T

The process of folliculogenesis is a complex and dynamic process that is regulated by positive and

negative factors. During folliculogenesis in the mammalian ovary, the primordial follicle pool is

gradually reduced through successive waves of follicle growth. It is important that this pool is carefully

regulated, otherwise premature ovarian failure will occur. This process results in the ovulation of an

ovocyte or more commonly, the loss of ovocytes through atresia. The majority of research has

concentrated on the positive regulators of follicle growth with very little attention on the negative

regulators. Nonetheless, there are several factors that have been observed to inhibit follicle activation

and development. In this review, we summarize those here.

� 2013 Published by Elsevier Masson SAS.

Disponible en ligne sur

www.sciencedirect.com

1. Introduction

L’ovaire des mammiferes est un organe complexe et dynamiquecontenant la reserve folliculaire a differents stades de developpe-ment. Au cours de la folliculogenese, le developpement folliculaire

* Auteur correspondant.

Adresse e-mail : jMichael.Bertoldo@tours.inra.fr (M.-J. Bertoldo).

1297-9589/$ – see front matter � 2013 Publie par Elsevier Masson SAS.

http://dx.doi.org/10.1016/j.gyobfe.2013.07.006

permettra la production d’un gamete fecondable. Les ovocytesderivent des ovogonies du stock des cellules germinales primor-diales. Dans la plupart des especes dont l’homme, avant lanaissance les ovogonies deviennent ovocytes avec un debut demeiose. Par la suite, ils s’entourent d’une couche de cellulesfolliculaires constituant le stock de follicules primordiaux. Aucours de la vie, les follicules primordiaux vont demeurer dans unetat de quiescence puis vont progressivement etre recrutes et sedifferencier au cours des vagues de croissance folliculaire. Ce

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processus dynamique est hautement regule par une communica-tion bidirectionnelle entre l’ovocyte et les compartiments soma-tiques. Il est reconnu que l’activation folliculaire est regulee in vivopar un equilibre entre les facteurs stimulateurs et regulateurs auxalentours des follicules primordiaux.

Recemment, de nombreuses recherches ont ete menees dans lebut d’elucider les facteurs regulant folliculogenese. Cependant, lesdifferents facteurs et mecanismes qui regulent la croissance/maturation folliculaire et ovocytaire sont encore meconnus. Laplupart des recherches sur la biologie de l’ovaire s’interessent auxetapes terminales du developpement folliculaire ; par consequentnos connaissances des mecanismes regulant le developpement desfollicules pre-antraux en particulier en termes de regulationsnegatives, restent limitees. Dans cette revue, nous exposeront desfacteurs impliques dans l’inhibition de l’activation des folliculesprimordiaux et de la folliculogenese.

2. Regulation negative du developpement folliculaire

Avec l’arrivee de la technologie des systemes knock-out, il a etepossible d’identifier plusieurs facteurs stimulant ou inhibant lerecrutement des follicules primordiaux. La perte de fonction par latechnologie « KO » du tumour suppresor tuberous complex (Tsc-1),phosphatase and tensin hommologue retire du chromosome 10(PTEN), Foxo3a et Foxl2, entraıne une activation prematuree dustock de follicules primordiaux. Une telle activation globale desfollicules primordiaux entraıne inevitablement un epuisement dece stock et des defaillances ovariennes. Cependant, seulement2 molecules de signalisation extracellulaire ont ete identifieescomme inhibitrices de l’activation folliculaire. Il s’agit del’hormone anti-Mullerienne (AMH) et le stromal-derived-factor-1

(SDF1). L’activin A joue un role similaire et recemment, l’implica-tion de la voie de signalisation impliquant c-Jun a ete observee.

2.1. Anti-Mullerian hormone

L’AMH ou Mullerian inhibiting substance (MIS) appartient a lasuperfamille des TGF-b dont le role dans l’activation folliculaire estassez bien caracterise [1–10]. L’AMH est synthetisee des latransition des follicules primordiaux en follicules primaires etest fortement exprimee jusqu’au stade follicule a petit antrum. A cemoment, l’AMH est exprimee a son maximum et exerce une actionparacrine sur les petits follicules [1,11,12]. Fait important, les tauxd’AMH sont fortement diminues dans les follicules atretiquespermettant ainsi l’activation de la vague folliculaire suivante [13].

Il est interessant de preciser les effets de l’AMH sur l’inhibitionde l’activation des follicules primordiaux alors que ces derniersn’expriment pas d’ARNm pour le recepteur de l’AMH AMHRII [14].En effet, l’action de l’AMH sur la croissance des folliculesprimordiaux pourrait etre indirecte jusqu’a ce que les folliculesexpriment a la fois AMH et AMHRII apres le debut de croissance [2].L’AMH est capable d’inhiber KITL (kit ligand), bFGF (basic fibroblast

growth factor) et KGF (keratinocyte growth factor), indiquant quel’AMH peut agir sur les differents types cellulaires du folliculeNilsson et al. [7].

Chez les especes mono-ovulantes, peu de donnees existent surle role de l’AMH malgre les applications cliniques envisageables[4]. Les resultats recents de Campbell et al. [4], contrairement auxresultats obtenus chez les rongeurs, suggerent que l’inactivation del’AMH n’affecte pas les taux de recrutement des folliculesprimordiaux chez la brebis. L’immunisation contre l’AMH entraıneune diminution des proportions de follicules pre-antraux sensiblesaux gonadotrophines, augmente les proportions de follicules (avecun antrum moyen a large) dependant des gonadotrophines etaugmente les taux d’ovulation. Les auteurs suggerent que cesdifferences sont dues a une physiologie differentes entre les

especes mono et les poly-ovulantes [4]. Cependant, une inhibitionde l’AMH via une immunisation de 6 mois chez une espece a longuevie reproductive et par consequent une forte reserve de folliculesprimordiaux n’est peut etre pas suffisante. Une duree deperturbation de l’AMH plus longue serait necessaire pour justifierque l’AMH ne regule pas l’activation des follicules primordiauxchez la brebis. Il est vraisemblable que les follicules aient evolueplus rapidement a travers la phase de reponse aux gonadotro-phines pour donner lieu a une population importante de folliculesa large antrum, evoluant par la suite vers l’ovulation [4]. Il seraitinteressant d’etudier la localisation et l’expression de proteines dela famille des bone morphogenetic protein (BMP) puisque l’inactiva-tion de l’AMH pourrait affecter de la boucle de retroaction negativeentre l’AMH et les BMP conduisant a un effet compensatoire et uneactivation du pool de follicules primordiaux.

2.2. Activin A

L’activin A secretee par les cellules de granulosa a ete decrite invitro comme reduisant la proliferation des cellules ovariennes duhamster chinois [15]. Lorsque des cellules de granulosa murinessont traitees avec de l’activin A, l’expression de KITL est diminuee[16]. KITL est connu pour son action mitogene sur les cellules de lagranulosa et a ete decrit pour soutenir l’activation des folliculesprimordiaux [17]. De plus, dans un modele de souris KO, KITL estaugmente dans les cellules de granulosa deficientes en activin Acompare aux animaux sauvages [16], laissant penser que l’une desactions de l’activin A est d’inhiber l’activation folliculaire engendrepar KITL.

En accord avec son effet inhibiteur, des rapports suggerent quel’activin A possede la capacite d’inhiber le developpement desfollicules pre-antraux chez la souris et la femme [18–21].Mizunuma et al. [18] ont determine chez la souris que l’activinA bloquait de facon reversible le developpement de follicules pre-antraux (100–120 mm de diametre) stimules avec de la FSH. Cetteinhibition du developpement des petits follicules pre-antraux etaitassociee a la secretion d’activin A par les follicules secondaires. Ilest envisage que la baisse locale d’activin A due a l’atresie desfollicules secondaires permettrait au petits follicules pre-antrauxde se developper plus fortement, regulant ainsi la croissance desfollicules suivants [18]. Etonnamment, ces effets ne sont evidentsque pour les follicules adultes, pas chez les souris immatures,suggerant un effet age-dependant de l’activin A [19,20]. Ce quisignifie que le role de l’activin A dans un ovaire immature est destimuler la croissance des follicules primaires, alors que chezl’adulte elle induit la quiescence. Cela pourrait permettre dereguler le nombre de follicules pre-antraux en fonction de l’age del’animal.

2.3. Chemokine stromal cell-derived factor-1 (SDF1)

Une etude par genome-wide micro-array d’ovaires de souris de2 jours post-partum (constitue seulement de follicules primor-diaux et d’ovocytes seuls) et d’ovaires de souris de 7 jours post-partum (constitue de follicules primordiaux et de folliculesnouvellement actives) a ete effectuee et a conduit a l’identificationde la chemokine SDF1 (aussi connue sous le nom de CXCL12 ; Holtet al., 2006 [23]). Grace a l’identification de SDF1, son implicationdans l’activation des follicules primordiaux a ete precisee. Lesysteme de culture employe permet une activation folliculaireimportante et le milieu de culture contient en plus des facteurs quiaugmentent cette activation et la survie, tel que LIF, bFGF et KITL[17,22,24]. Les auteurs ont estime que ces molecules etaientnecessaires pour une survie folliculaire optimale [23]. Suite a laculture en presence de SDF1a, une augmentation, dose depen-dante, de la densite folliculaire a ete observee. De plus, un

Fig. 1. Interactions possibles de differents acteurs (vert, stimulation, le rouge, inhibitrice) dans la transition de follicules primordiaux a primaires. Stromal derived factor-1

(SDF1) secrete par les follicules primordiaux, et l’anti-Mullerian hormone (AMH) secretee par les cellules de la granulosa des follicules en croissance semblent inhiber le

recrutement des follicules primordiaux tandis que le kit ligand (KITL), le basic fibroblast growth factor (bFGF) et le keratinocyte growth factor (KGF) semblent activer la

transition. Des donnees recentes suggerent que la phosphorylation de c-Jun est egalement necessaire dans la transition du follicule primordial a primaire.

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traitement avec un antagoniste de SDF1a reduit la densitefolliculaire jusqu’au niveau des controles. L’augmentation de ladensite folliculaire ne semble pas resulter d’une reduction del’apoptose en reponse a SDF1a. La croissance ovocytaire est un desmarqueurs de l’activation des follicules primordiaux et les ovairestraites avec SDF1a presentent un diametre ovocytaire plus petitque les ovaires temoins [23]. Pris ensemble, ces travaux suggerentque l’expression autocrine de SDF1a et son recepteur CXCR4 dansles follicules primordiaux au cours de la periode perinatale chez lasouris inhibe l’activation folliculaire.

2.4. Voie de signalisation de c-Jun

Recemment, nous avons observe une inhibition de l’activationdes follicules primordiaux apres culture de fragments de cortexovariens de brebis en presence d’un inhibiteur de phosphorylationde c-Jun, SP600125 [25]. Apres 9 jours de culture entre 63–51 % defollicules sont restes au stade primordial contre 34 % dans legroupe temoin. Le facteur de transcription c-Jun est un element dela voie des c-Jun NH2-terminal kinase (JNK) qui fait partie de lafamille des mitogen-activated kinase (MAPK). Les MAPK sont unefamille de proteines kinases qui phosphorylent des residus serineet threonine de proteines cibles, integrent les signaux d’une grandepartie de stimuli extracellulaires et controlent la proliferationcellulaire, la differentiation, la survie ainsi que l’apoptose. Hormisetre un facteur de transcription, suite a la phosphorylation de c-Jun, le facteur de transcription activator protein 1 (AP1) estegalement active [26]. Ces facteurs de transcription ont un roleessentiel dans la progression du cycle cellulaire. [27]. Pourconforter l’idee que la phosphorylation de c-Jun est necessaireau developpement folliculaire, Oktem et al. [28] ont cultive desfollicules isoles murins en presence de 2 inhibiteurs pharmaco-logique differents de la phosphorylation de c-Jun et ont observe unarret de croissance sans pour autant augmenter les niveaux del’apoptose pour ces follicules traites. Ces resultats pris ensembleindiquent que la phosphorylation de c-Jun est determinante pourl’activation et le developpement folliculaire. Cependant, il reste adefinir si l’ovocyte ou le compartiment somatique est le sited’action, de plus amples etudes sont entreprises dans notrelaboratoire pour tenter de repondre a cette question.

3. Conclusions

Si de nombreuses avancees ont ete realisees dans la compre-hension des mecanismes regulant la croissance folliculaire

basale (Fig. 1), de nombreuses questions demeurent. Il sembleque l’AMH a supprimer l’activation et a maintenir des folliculesdans le pool sont 2 differences majeures entre les especes mono- etpoly-ovulante et dans les especes a cycles reproductifs longs versuscourts. De plus amples investigations sont necessaires pourameliorer nos connaissances des mecanismes de recrutement,de croissance et de dominance folliculaire. L’action de l’activin Asemble etre fortement influencee par la maturite de la femelle. Lesfacteurs regulant le nombre fini de follicules pre-antraux enfonction du pool (notamment dans le processus de vieillissement),semble impliquer cette hormone. Il reste a determiner si desfacteurs comme SDF1a sont actifs pendant toute la vie reproduc-tive de la femelle ou seulement au cours des etapes initiales de lacroissance. Le recent travail qui rapporte que l’inhibition de c-Junpourrait freiner l’activation folliculaire et ralentir le developpe-ment sont de nouveaux elements soulignant la complexite desmecanismes regulant la folliculogenese.

Declaration d’interets

Les auteurs declarent ne pas avoir de conflits d’interets enrelation avec cet article.

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