LA FONCTION OVARIENNE V. Gayrard ECOLE NATIONALE VETERINAIRE T O U L O U S E LA FONCTION OVARIENNE V. Gayrard Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse Unité Associée INRA de Physiopathologie et Toxicologie Expérimentales 23, Chemin des Capelles 31076 Toulouse cedex

La fonction ovarienne Différenciation et libération d’un ovocyte fécondable Production de stéroïdes Caractères sexuels secondaires Contrôle endocrinien de l’activité cyclique ovarienne Equilibre hormonal de la gestation

La fonction ovarienne I. L ’OVOGENESE ET LA FOLLICULOGENESE L ’ovogenèse Croissance et développement des follicules Régulation du nombre de follicules susceptibles d ’ovuler L ’ovulation II. LA FONCTION LUTEALE CYCLIQUE Caractéristiques du corps jaune Facteurs lutéotropes La lutéolyse III. LA FONCTION LUTEALE PENDANT LA GESTATION Rôle clé de la progestérone dans le maintien de la gestation Mise en évidence du rôle du conceptus dans le maintien de la fonction lutéale Reconnaissance maternelle gestation

Cellules germinales GONADES EMBRYONNAIRES Différenciation sexuelle Gonocytes femelles Vie foetale Multiplication Ovogonies Follicule primordial OVOGENESE Ovocyte I Naissance FOLLICULOGENESE Follicule de De Graaf Puberté Ovocyte I Méiose GP Ovocyte II Ovulation Fécondation GP Ovule

Production de gamètes femelles Ovogenèse Ensemble des processus qui président à la formation et au développement des ovocytes fécondables Folliculogenèse Ensemble des phénomènes qui assurent la croissance et la maturation des follicules

Nombre d ’ovocytes FEMME VIE FOETALE 6-7 106 (6ème mois) NAISSANCE 1-2 106 400 ovulent FOLLICULOGENESE PUBERTE 300 000 MENOPAUSE Epuisement du stock

Nombre d ’ovocytes VIE FOETALE 2 106 (5ème mois) NAISSANCE 4 ans FOLLICULOGENESE 133 000 14 ans 2500

La folliculogenèse Phase folliculaire: follicule secondaire Phase folliculaire: follicule primaire Granulosa Granulosa pluristratifiée(ZG) pluristratifiée(ZG) Zone pellucide (ZP) Zone pellucide (ZP) Stroma Stroma Thèque interne Thèque interne Thèque externe Thèque externe Thèque externe Thèque externe Follicule secondaire (à Follicule antral antrum antrum ) ) Follicule secondaire plus mature Follicule préovulatoire Thèque interne Thèque interne Antrum Antrum Cellules de Cellules de la la Granulosa Granulosa Thèque Thèque interne interne Cellules de la Cellules de la Granulosa Granulosa Follicule secondaire Follicule secondaire Thèque Thèque Zone Zone externe externe pellucide pellucide

Follicule préovulatoire Taille maximale Atrésie des follicules de taille immédiatement inférieure Rapport E2/PRG élevé Récepteurs à LH cellules granulosa Production élevée d ’inhibine Augmentation du flux sanguin

Follicule préovulatoire 15-55 mm pour les grandes espèces (Femme, jument, vache). 5-8 mm pour les espèces moyennes (brebis, chèvre, truie). 2-3 mm chez les carnivores 0,1-1 mm chez la lapine et les rongeurs (ratte, souris, hamster)

Développement folliculaire au cours de la vie fœtale et néonatale Méiose Femme Follicules primordiaux semaines Années 12 24 36 1 2 12 Vache naissance Méiose Follicules primaires Follicules secondaires Follicules antraux Follicules primordiaux Jours 40 20 30 naissance

Cinétique de la croissance folliculaire Diamètre (mm) 0.03 0.06 5 10 brebis 3/j ovulation adulte 130 jours 45 jours 0.12 0.2 0.4 0.8 femme 2 5 10 16 20 15/j 20 ans ? 25 j 20 j 15 j 10 j 5 j 5 j 5 j ovulation Entrée en phase de croissance)

Développement folliculaire Taux de sortie 3 follicules/jour Taux d ’ovulation 1 ovulation/17 jours Atrésie: 99.9 % des follicules qui entrent en croissance

ATRESIE Devenir de la majorité des follicules Régression du follicule jusqu ’à sa disparition Morphologie: Diminution de la taille Accumulation de pycnose Fonction: Diminution de l ’activité aromatase

Régulation de l’entrée en croissance: rôle des hormones gonadotropes Etapes indépendantes des hormones gonadotropes Etapes dépendantes des hormones gonadotropes Ovulation Atrésie Atrésie - Hypophysectomie - Désensibilisation hypophysaire par traitement avec un agoniste du GnRH - Invalidation du gène (knock-out) codant la chaîne β de la FSH ou son récepteur

Régulation du développement folliculaire basal

Régulation de l’entrée en croissance initiale Interactions cellules somatiques- ovocyte au cours de la mise en place de la réserve de follicules primordiaux et du démarrage de croissance folliculaire Facteurs impliqués dans la méiose et la survie des cellules germinales et dans la croissance des follicules primordiaux (CPEB1, DMC1, ATM et MSH5, KITLG, LIF, BCL2/BAX, CASP2, CASP3, NOBOX, LHX8, SOHLH1 ou SOHLH2)

Régulation de l’entrée en croissance initiale Interactions cellules somatiques- ovocyte au cours de la folliculogenèse basale - BMP15 et GDF9 d’origine ovocytaire stimulent la prolifération des cellules de la granulosa - Production de KITLG (kit-ligand) par les celles de la granulosa modulée par BMP15 et GDF9 (+ croissance ovocytaire) - Stimulation de la prolifération cellules granulosa par les androgènes et des facteurs de croissance (BMP4, BMP7, NGF, FGF7, EGF, TGF...) thécaux

Régulation de l’entrée en croissance initiale Régulations endocrines - AMH sécrétée par les cellules de granulosa des follicules en croissance joue un rôle déterminant de «gardien» de la réserve ovarienne - FSH et LH sont capables de stimuler le développement folliculaire basal - L’insuline et l’IGF1 stimulent la transition vers le développement folliculaire terminal en augmentant la sensibilité folliculaire à FSH

Régulation de l’entrée en croissance Folliculogenèse régulée Folliculogenèse basale Taille<1-2mm: truie Taille<2-3mm: brebis, vache Taille<3-4mm: vache Taille<10mm: jument Ovulation Atrésie Atrésie Facteurs de croissance intraovariens Gonadotropines hypophysaires Facteurs de croissance intraovariens

Régulation de l’entrée en croissance: rôle des hormones gonadotropes

Effets de l’insuline « Flushing » Espèce poly-ovulante croissance des follicules dépendante de l’insuline et des facteurs de croissance Taux d’ovulation « Flushing »

Croissance terminale des follicules gonadodépendants Recrutement: Entrée en croissance terminale de la cohorte de follicules gonadodépendants Sélection: Emergence du ou des follicules ovulatoires parmi les follicules recrutés Dominance: Régression des follicules non sélectionnés

Croissance terminale Recrutement Sélection Ovulation 15 2-3 jours Taille des follicules (mm) Recrutement Sélection Ovulation 15 2-3 jours Dominance 9 3 8-41 follicules 7-10 jours

Sélection Recrutement Dominance - - - - - FSH FSH LH E2: oestradiol E2 Inhibine FSH E2 Inhibine LH E2 Inhibine - FSH LH - - FSH E2 Inhibine E2 Inhibine LH Recrutement Dominance

Régulation folliculogenèse Recrutement Effet seuil concentrations FSH (individus, follicules) Effets FSH Prolifération des cellules de la granulosa + activité aromatase + production inhibine - expression IGF-BP (protéines de liaison des IGF) Effets paracrines et autocrines IGFI: augmentation sensibilité à FSH

Régulation folliculogenèse Sélection « Hypothèse gonadotrope » Variation sensibilité à FSH Rétrocontrôle négatif E2, inhibine « Hypothèse facteur local » Produit par le plus gros follicule - croissance autres follicules recrutés Contrôle strict nombre OV

Follicule dominant Besoins en FSH réduits Acquisition de récepteurs à LH Augmentation de la biodisponibilité de l’IGF-I liée à la diminution des IGF-BP (protéases) Augmentation vascularisation (primates)

Vagues de croissance folliculaire Lutéolyse Ovulation Lutéogenèse Lutéotrophie Œstrus Metœstrus Diœstrus Proœstrus CJ F CJ 21 1 2 3 18 19 20 jours

Vagues croissance folliculaire Diamètre (mm) Stéroïdes et protéines OV Plus gros follicule 16 16 Oestradiol 12 12 2° plus gros follicule Inhibine 8 8 4 4 J cycle J cycle 2 6 10 14 18 2 6 10 14 18 LH (ng/ml) FSH (ng/ml) 16 16 12 12 8 8 4 4 J cycle J cycle 2 6 10 14 18 2 6 10 14 18

Croissance folliculaire Nombre vagues follic/cycle Diamètre follicules préovulatoires (mm) Espèce Nombre follic 2 ou 3 2-4 3 ou 4 1 ou 2 - 1 10-20mm 5-8 6-9 35-55 7-10 7-11 3-4 Vache Brebis Chèvre Jument Truie Chienne Chatte 3-10>4mm 3-6>2mm 5-10>3mm 5-12>10mm 30-50>2-7mm (ph lut) 4mm (J4 post oestrus) 5-8>2mm (J1 oestrus)

OVULATION Augmentation du volume de l ’antrum Dissociation des faisceaux de collagène de la thèque externe (apex) Détachement des cellules de la granulosa Rupture de la lame basale Désintégration de l ’apex du follicule Contraction du follicule Expulsion de l ’ovocyte

OVULATION Remaniements morphologiques et vasculaires: Augmentation du flux sanguin ovarien Augmentation perméabilité vasculaire Activités enzymatiques Plasmine (activateur plasminogène), collagénase Réaction inflammatoire Cytokines, PGF2a, Bradykinine, Leucotriènes, Histamine

Régulation du nombre d'ovulations lors de chaque cycle Nombre moyen d'ovulation(s) : Vache 1 (rarement 2) Jument 1-2 Brebis 2 ou 3 Chèvre 2 ou 3 Chatte 3 à 5 Chienne 4 à 8 Truie 10 à 15

La fonction ovarienne I. L ’OVOGENESE ET LA FOLLICULOGENESE L ’ovogenèse Croissance et développement des follicules Régulation du nombre de follicules susceptibles d ’ovuler L ’ovulation II. LA FONCTION LUTEALE CYCLIQUE Caractéristiques du corps jaune Facteurs lutéotropes La lutéolyse III. LA FONCTION LUTEALE PENDANT LA GESTATION Rôle clé de la progestérone dans le maintien de la gestation Mise en évidence du rôle du conceptus dans le maintien de la fonction lutéale Reconnaissance maternelle gestation

Le corps jaune cyclique Follicule préovulatoire Corps jaune Diamètre 15 mm 20 mm 200 mg Poids 4 g Cellules de la thèque 70% masse CJ Petites cellules lutéales Cellules de la granulosa Grandes cellules lutéales

Le corps jaune cyclique Cellules de la thèque (petites, sombres);+ cellules de la Granulosa (larges et plus nombreuses)

Le corps jaune cyclique PRG (ng/mL) STADE Poids CJ (g) I (J1-J4) 1.5 0.8 II (J5-J10) 3.4 6.9 III (J11-J17) 3.6 7.8 IV (J18-J20) 1.3 1.2

Le corps jaune cyclique Lutéolyse Ovulation Lutéogenèse Lutéotrophie Œstrus Metœstrus Diœstrus Proœstrus PRG 21 1 2 3 18 19 20 jours

Facteurs lutéotropes Plupart espèces: LH Ratte, souris, chienne: PRL Hamster: PRL+FSH Lapine: E2

La lutéolyse Rôle de l’utérus Maintien du C.J. chez une brebis congénitalement affectée par l’absence d’une corne utérine 1923 Loeb: l ’hystérectomie prolonge la durée de vie CJ chez cochon d ’Inde

Effet de l’hystérectomie sur la sécrétion de PRG Cobaye Brebis 6 4 4 2 2 20 60 100 jours 20 60 100 140 jours Femme Lapine 15 10 10 6 5 2 jours 3 15 27 2 6 10 14 jours

Action locale de l’utérus Hystérectomie unilatérale Anastomose

Implication des Prostaglandines F2a [PRG] PGF2a Hystérectomie LH 2 8 14 18 140 Jours

Implication des PGF2a endogènes (1) Augmentation des [PGF2a] veine utérine au moment de la lutéolyse (2) L ’administration d ’indométhacine (AINS) empêche régression CJ (3) L ’immunisation passive contre PGF2a bloque la lutéolyse

Transfert à contre-courant des PGF2α de la veine utérine vers l’artère ovarique (vache, chèvre, brebis, truie) Veine utérine Artère ovarique PGF2α PGF2α PGF2α Corne utérine Ovaire

Régression CJ: action des PGF2 Action sur les fibres musculaires lisses des V.S. irriguant l’ovaire : vasoconstriction ↓ flux sanguin irriguant le corps jaune Ischémie des cellules lutéales ↓ production PRG Arrêt de la production d’AMPc LH-dépendante au niveau des petites cellules lutéales ↓ stéroïdogenèse Dégénérescence et mort cellules

Facteurs lutéolytiques PGF2 E2, ocytocine (CJ) chez ruminants Action de type autocrine ou paracrine chez femme

Mécanismes de la lutéolyse CJ, post-hypophyse Ocytocine PGF2 PRG + Cellule endométriale -

Mécanismes de la lutéolyse OV Lutéolyse œstrus Metœstrus Diœstrus RPRG PRG 1 2 3 18 19

Mécanismes de la lutéolyse CJ, post-hypophyse E2 Ocytocine PGF2 + PRG + + Cellule endométriale + - - -

« Lutéolyse » + LH FSH + + + + E2 - + PGF2a + Ocytocine + PRG -

Sensibilité CJ aux PGF2a Fonction du stade du cycle oestral CJ réfractaire à l’action des PGF2a au début du cycle Administration de PGF2a exogènes induit la lutéolyse à partir de J5-7 chez la vache et la brebis (présence de récepteurs aux PGF2a). CJ truie réfractaire aux PGF2a jusqu’à J12

DIOESTRUS Retard régression CJ E2 Ocytocine Pas d ’effet

Gestation Spécialisation organe pour Développement embryonnaire: utérus (variations anatomiques) Adaptations physiologiques organisme: équilibre hormonal adéquat

La fonction ovarienne I. L ’OVOGENESE ET LA FOLLICULOGENESE L ’ovogenèse Croissance et développement des follicules Régulation du nombre de follicules susceptibles d ’ovuler L ’ovulation II. LA FONCTION LUTEALE CYCLIQUE Caractéristiques du corps jaune Facteurs lutéotropes La lutéolyse III. LA FONCTION LUTEALE PENDANT LA GESTATION Rôle clé de la progestérone dans le maintien de la gestation Mise en évidence du rôle du conceptus dans le maintien de la fonction lutéale Reconnaissance maternelle gestation

Equilibre hormonal gestation: rôle clé de la progestérone (1) Gestation: Concentrations élevées en progestérone Parturition: Diminution des concentrations en progestérone (2) Induction avortement par ovariectomie. (3) Gestation maintenue par l'administration de PRG après ovariectomie

Sécrétion de progestérone au cours de la gestation 10 6 2 20 60 100 140 160 jours OV

Rôle clé de la progestérone Espèce Durée Jour avant lequel gestation OVX induit un (Jours) avortement Brebis 150 50 Chatte 66 50 Vache 285 200 Truie 110 Terme Jument 340 70 Espèces « CJ dépendant » Espèces « placenta dépendant »

Rôle clé de la progestérone PRG Maintien gestation (2) ng/mL Ovariectomie (2) ? 8 Ovariectomie (1) 4 Maintien gestation (1) P 1 A v o r t e m n ( 1 ) 5 1 1 5 j Ovulation GESTATION

Equilibre hormonal de la gestation Observations épidémiologiques: pertes embryonnaires Production progestérone pendant gestation (1) Production progestérone par le conceptus (2) Maintien de la fonction lutéale par le conceptus

Rôle du conceptus dans le maintien de la fonction lutéale Le conceptus produit une substance anti-lutéolytique

Rôle du conceptus dans le maintien de la fonction lutéale Conceptus 14-16 jours Conceptus 22-23 jours 4 PRG (ng/mL) 3 2 1 10 20 30 40 50 60 Jours

"Période critique" J12-J13 pour l ’action anti-lutéolytique PRG Cycle oestral Gestation Action antilutéolytique 12 16 20 22 24 26 Ov Jours Lavage utérin PHASE LUTEALE

Mécanismes de maintien de la fonction lutéale par le conceptus (1) Inhibition de la sécrétion de PGF2 par le conceptus. (2)Diminution de la sensibilité CJ à l'action lutéolytique des PGF2 

Brebis gestante PRG (ng/mL) PGFM (pg/mL) Brebis non gestante 500 4 400 2 200 100 10 12 14 16 18 Jour du cycle ou de la gestation

Maintien de la fonction lutéale par le conceptus Conceptus J11-J21 Trophoblastine oTP = Interféron tau - PGF2 Propriétés anti-virales anti-prolifératives « Action anti-lutéolytique » immunomodulatrices

Mécanismes de contrôle de la fonction lutéale par le conceptus CJ, post-hypophyse oTP Conceptus E2 Ocytocine PGF2 PRG + - + + Cellule endométriale + - - -

Reconnaissance maternelle de la gestation: stratégies spécifiques Durée phase lutéale = durée gestation Ruminants: Facteur antilutéolytique = interféron tau Période critique: J12-J13 J16-J17 Mécanisme Allongement blastocyste Diminution des récepteurs aux oestrogènes Diminution des récepteurs à l'ocytocine

Reconnaissance maternelle de la gestation: stratégies spécifiques Facteur antilutéolytique =oestrogènes Période critique : J11-15 Mécanisme: Sécrétion PG2 dans lumière utérine Séquestration PG2a Période critique : J15-J16 (CJ primaire) Mécanisme: ? Déplacement blastocyste sphérique (4-5 aller-retours/24 h)

Reconnaissance maternelle de la gestation: stratégies spécifiques CG: Gonagotropine Chorionique eCG ou PMSG (Pregnant Mare Serum Gonadotropin), hCG Sécrétion de hCG J8-J12 gestation Action lutéotrope hCG "Reconnaissance maternelle de la gestation » eCG J35 Lutéotrope: CJ secondaires femme

Conclusion La fonction ovarienne Production d’ovocytes: survie de l’espèce Production de stéroïdes Cinétique au cours de la vie, cycle oestral Régulation par l’axe hypothalamo-hypophysaire Le corps jaune: une structure ovarienne avec des instincts maternels et une tendance suicidaire!