Identification des rôles de la synthèse intra-testiculaire des acides biliaires dans la fonction de reproduction masculine. // identification of the roles of intra-testicular bile acid synthesis in male reproductive function.

Topic description

Les maladies métaboliques (obésité, diabètes, pathologies hépatiques) sont associées à l'apparition de troubles de la fertilité masculine chez la souris et chez l'homme. Nos travaux ont mis en évidence que parmi tous les facteurs pouvant intervenir dans le dialogue foie-testicule, les acides biliaires (AB) sont des médiateurs potentiels. Nous avons démontré que dans le contexte des maladies hépatiques ou de l'obésité, les AB modifient les fonctions endocrines et exocrines des testicules, entraînant des troubles de la fertilité et la transmission d'anomalies à la descendance. Dans les testicules, les AB et leurs dérivés agissent comme des molécules de signalisation par l'intermédiaire de différents récepteurs : FXRα, TGR5 et CAR.
Hypothèse. Nous avons déterminé que certains AB sont produits localement dans les testicules de souris. Nous émettons donc l'hypothèse que ces AB produits pourraient être des régulateurs essentiels de l'homéostasie testiculaire et que des altérations des niveaux d'AB intra-testiculaires pourraient être associées à des troubles de la fertilité.
Programme de recherche. Nous souhaitons déchiffrer l'impact des AB produits par les testicules sur l'homéostasie des cellules germinales, sur la quantité et la qualité du sperme, ainsi que leurs conséquences sur la descendance. À cette fin, nous axerons ce programme de doctorat sur l'analyse des impacts de la modulation du CYP7A1, l'enzyme limitant la vitesse de la voie classique de synthèse des AB. Sur la base des données préliminaires, nous nous concentrerons sur l'absence de CYP7A1 dans les cellules germinales.
* Modèles précliniques. Afin de comprendre comment les acides biliaires synthétisés localement régulent les fonctions testiculaires, nous avons généré un knock-out spécifique au tissu pour le gène CYP7A1 dans les cellules germinales à l'aide du système Cre/lox. Les effets du knock-out (KO) de Cyp7a1 dans les cellules germinales seront analysés depuis l'âge embryonnaire, la période néonatale jusqu'à l'âge adulte. En fonction de l'âge de l'analyse, nous surveillerons les capacités testiculaires et/ou reproductives à l'aide d'analyses phénotypiques (fertilité, histologie et fonctions testiculaires, analyses du sperme : CASA, microscopie électronique, rapport histone/protamine, métabolomiques (BA, glucose, lipides, hormones), transcriptomiques (RNA-seq) et analyse des processus épigénétiques. La survie, la croissance, la santé métabolique et la capacité reproductive de la descendance seront surveillées.
* Transposition humaine. Cette partie est un aspect important du programme de doctorat. Nous générerons des clones KO d'iPSC humaines pour CYP7A1. À partir de ces hIPS, nous induirons la production de PGCLC et analyserons leurs propriétés de souche et de différenciation par transplantation classique dans les testicules de souris mâles stériles.
Résultats attendus. Le projet proposé vise à utiliser des approches expérimentales intégratives combinées à la génétique humaine et murine afin d'améliorer notre compréhension des rôles de la synthèse intra-testiculaires d'AB dans l'infertilité et les événements (patho)physiologiques testiculaires. Ce projet devrait déboucher sur des avancées potentielles qui permettront de dévoiler les processus de diagnostic des troubles de la fertilité.
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Over the past decades, studies have shown that obesity and diabetes are associated with impaired male fertility. Other metabolic diseases have also been linked to male fertility disorders. Several studies have demonstrated links between liver disorders, such as cholestasis, and impaired male fertility in mouse models and in humans. Our works have highlighted that among all factors that can be involved in the liver-testis dialog, bile acids (BA) are potential mediators. We have demonstrated that in context of liver diseases or obesity, BA alter both testicular endocrine and exocrine functions leading to fertility disorders and lead to transmission of abnormalities to progenies. In testis, BA and derivatives act as signaling molecules through different receptors: FXRα, TGR5 and CAR.
Hypothesis. We have determined that some BA are produced locally in mouse testes. We thus hypothesize that BAs produced by testicular cell types may be essential regulators of testicular homeostasis and that alterations of intratesticular BA levels could be associated with fertility disorders
Research program. We aim to decipher the impact of BA produced by the testis on germ cell homeostasis, on sperm quantity and quality as well as consequences on progeny. For that purpose, we will focus this PhD program by analysis the impacts of the modulation of CYP7A1, the rate limiting enzyme of the classical BA pathway synthesis. Based on preliminary data, we will focus on the lack of CYP7A1 in germ cells.
* Pre-clinic Models. To decipher how locally synthetized BA regulate testicular functions, we have generate tissue-specific knockout for CYP7A1 gene in germ cells using Cre/lox system with mouse CRE-recombinase driven by the germ cell-specific promoter Tnap. Impacts of Cyp7a1 knock-out (KO) in germ cells will be analyzed from embryonic age, neonatal period up to adulthood. Depending on age of analysis, we will monitor testicular and/or reproductive capacities using phenotypic (fertility, testicular histology and functions, sperm analyses: CASA, electron microscopy, histone/protamine ratio), metabolomic (BA, glucose, lipids, hormones), and transcriptomic (RNA-seq) analyses. Progeny survival, growth, metabolic health, and reproductive capacity will be monitored.
* Human transposition. This part is an important side of the PhD program. We will generate human iPSCs KO clones for CYP7A1. From these hIPS, we will induce germ cell like production and analyzing their stemness and differentiation properties through classical transplantation into sterile male mice testis.
Expected results. The proposed project aims to use integrative experimental approaches combined with human and mouse genetics to improve our understanding of intra-testicular BA synthesis in infertility and testicular (patho)physiological events. This project should lead to potential breakthroughs that will unveil processes in disease diagnosis of fertility disorders.
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Début de la thèse : 01/10/

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Enseignement supérieur