Influence des Micropolluants sur la Croissance des Tumeurs Testiculaires

La spécification des cellules germinales primordiales (CGPs) est un processus crucial du développement embryonnaire. Le document souligne le rôle essentiel de la protéine BMP4, issue du mésoderme extra-embryonnaire, dans ce processus. Selon Machev et al. (2004), BMP4 assure non seulement la spécification des CGPs, mais aussi leur localisation et leur survie. Des études in vitro, réalisées par Ohinata et al. (2009), confirment l'importance de BMP4. Des embryons complets prélevés à 6 jours post-coïtum (jpc) et cultivés in vitro forment des CGPs après 36 heures, mais seulement si l'épiblaste est cultivé en présence de BMP4. Ces expériences ont permis de déterminer une fenêtre de développement précise pour la sensibilité à BMP4 : la réponse à BMP4 est observée dès 5,5 jpc, mais disparait à 6,5 jpc. L'ajout de BMP4 à un milieu de culture d'épiblaste isolé induit la formation de CGPs exprimant la phosphatase alcaline, illustrant son impact direct sur la différenciation cellulaire. Ces résultats mettent en lumière l'importance temporelle et spatiale de BMP4 dans le développement des CGPs.

Le document explore également le rôle de la protéine Wnt3 dans la réponse des cellules épiblastiques aux signaux BMP. Ohinata et al. (2009) démontrent que chez les souris mutantes Wnt3-/-, aucune formation de CGPs n'est observée malgré une expression correcte de BMP4 dans l'ectoderme extra-embryonnaire. Ceci suggère que Wnt3 pourrait être un facteur essentiel pour conférer aux cellules épiblastiques la compétence à répondre aux signaux BMP et à se différencier en CGPs. L'absence de Wnt3 entraine donc un défaut de signalisation en aval de BMP4, empêchant la formation des CGPs. Ce constat souligne l'interaction complexe entre différentes voies de signalisation moléculaire pendant le développement embryonnaire, et l'importance de Wnt3 comme un régulateur essentiel de la spécification des CGPs. La compréhension de cette interaction est donc capitale pour déchiffrer les mécanismes moléculaires régissant la formation des cellules germinales.

Une fois spécifiées, les CGPs entament une migration complexe vers les crêtes génitales. Initialement localisées à l’arrière de la ligne primitive, à la base de l’allantoïde vers 7,5 jpc (Ewen et Koopman, 2010; Molyneaux et al., 2003), les CGPs présentent une morphologie caractéristique de cellules migratrices, avec des pseudopodes (McLaren, 2003). Leur migration se déroule selon deux modes : un mode passif et un mode actif. Passivement, l’intégration des CGPs dans l’endoderme de la paroi de l’intestin postérieur survient lors de la formation de ce dernier à partir de l’endoderme viscéral. Activement, elles quittent l’intestin, suivent le mésentère dorsal et atteignent les ébauches gonadiques (Machev et al., 2004). Cette migration dirigée requiert des mécanismes moléculaires spécifiques qui restent à élucider complètement. L'étude de ces mécanismes est essentielle pour comprendre le développement normal des gonades et les anomalies qui peuvent survenir lors de défauts de migration.

Le facteur Steel et son récepteur c-KIT jouent un rôle crucial dans la survie et la migration des CGPs. Chez les souris mutantes déficientes en Steel ou c-KIT, le nombre de CGPs est normal à 8 jpc mais fortement réduit à 9 jpc (Runyan et al., 2006). En absence de c-KIT ou de son ligand, les CGPs subissent une apoptose, confirmée par l'expression de la protéine pro-apoptotique BAX. La diminution naturelle de l'expression de Steel dans la ligne primitive entre 9,5 et 10,5 jpc semble induire l'apoptose des CGPs qui n'ont pas migré efficacement. Ainsi, KITL (ligand de KIT) est indispensable à la survie, la prolifération et la migration des CGPs. Ce mécanisme d'apoptose contrôlée par Steel et c-KIT permet d'éliminer les CGPs qui n'ont pas réussi à migrer correctement, assurant un développement normal des gonades. La perturbation de cette voie de signalisation peut donc avoir des conséquences délétères sur la fertilité.

L'étude met en évidence le rôle crucial de la protéine Stra8 dans l'initiation de la méiose chez les cellules germinales. Une inactivation homozygote du gène Stra8 entraîne une infertilité chez les individus XY, avec des gonades plus petites (Baltus et al., 2006). Chez les mâles déficients en Stra8, les cellules germinales restent bloquées au stade pré-leptotène après la naissance, la formation des cassures double-brins et la recombinaison méiotique étant absentes. Ces cellules dégénèrent ensuite par apoptose (Anderson et al., 2008). Des expériences de culture de gonades fœtales XY en présence d'acide rétinoïque (AcR) montrent que l'induction de la méiose est possible à 11,5 jpc, mais pas à 13,5 jpc, bien que Stra8 soit exprimé dans les deux cas. Ceci suggère que Stra8 est nécessaire, mais non suffisant, pour déclencher la méiose. Des facteurs supplémentaires semblent donc intervenir dans la régulation de ce processus crucial de la gamétogenèse.

La détermination sexuelle des cellules germinales est régulée par l'interaction antagoniste de deux molécules de signalisation produites par des cellules somatiques : l'acide rétinoïque (AcR) et le facteur de croissance des fibroblastes 9 (FGF9). Comme illustré dans la Figure 8, Cyp26b1 et Fgf9 sont fortement exprimés dans le testicule (bleu), alors qu'ils sont réprimés dans l'ovaire (rose). CYP26B1 dégrade l'AcR dans le testicule, tandis que dans l'ovaire, son absence permet une concentration plus élevée d'AcR (Bowles et al., 2010). AcR et FGF9 agissent directement sur les cellules germinales : AcR induit l'expression de Stra8, favorisant l'entrée en méiose, tandis que FGF9 réprime cette expression, maintenant l'expression de gènes de pluripotence (Oct4, Sox2) et induisant l'expression de gènes spécifiques des cellules germinales mâles (Nanos2). Le mécanisme précis de régulation de Stra8 par AcR et FGF9 reste cependant à éclaircir.

Les carcinomes in situ (CIS) sont considérés comme des cellules germinales primordiales ou gonocytes dont le développement est arrêté (Almstrup et al., 2005; Rajpert-de Meyts et Hoei-Hansen, 2007; Sonne et al., 2009). Ces cellules entrent dans une phase de dormance qui persiste jusqu'à la puberté, moment où les tumeurs germinales testiculaires de type II émergent. Cette dormance prépubertaire suggère un mécanisme de régulation hormonale impliqué dans le développement et la progression tumorale à la puberté (McIntyre et al., 2007, 2008). Des analyses transcriptomiques par differential display et microarray ont identifié plusieurs gènes exprimés dans les CIS (Hoei-Hansen et al., 2004; Almstrup et al., 2004). Ces études ont mis en lumière des similarités avec les cellules souches embryonnaires, notamment l'expression de Nanog, Oct3/4, Kit, Sfrp1, et Tfap2c (codant pour le facteur de transcription AP-2γ), suggérant un lien potentiel avec des mécanismes de régénération cellulaire et de différenciation.

Un argument clé pour l'implication hormonale dans le développement des CIS concerne les anomalies observées chez les fils de mères traitées par le diéthylstilbestrol (DES) pendant leur grossesse (Glaze, 1984; Strohsnitter et al., 2001). Le DES, un puissant agoniste des œstrogènes utilisé entre les années 1950 et 1970, est associé à une augmentation de l'incidence de malformations génitales, de cryptorchidie et de cancers testiculaires chez les garçons. Une altération de la qualité du sperme est également rapportée. L’effet négatif sur le nombre de spermatozoïdes semble corrélé à une exposition au DES pendant le premier trimestre de grossesse (Storgaard et al., 2006), suggérant une période critique de développement sensible à l'action œstrogénique du DES. Ces observations soutiennent l'hypothèse d'une influence hormonale sur l'initiation et/ou le développement des CIS.

Le récepteur aux œstrogènes alpha (ERα), comme la plupart des récepteurs nucléaires, est composé de six domaines distincts, de A à F (Nelson et Habibi, 2013). La région N-terminale (A/B), la plus variable inter-espèces, contient le premier domaine de transactivation (AF1). Le domaine C, le plus conservé, est le domaine de liaison à l'ADN (DBD) et contient deux doigts de zinc impliqués dans la dimérisation du récepteur. Le domaine D est une région charnière entre le DBD et le domaine de liaison au ligand (LBD), situé dans la région E. Le LBD est le site de fixation du ligand, activant le domaine AF2 situé en C-terminal de la région E. Le LBD est aussi impliqué dans la dimérisation et l'interaction avec les protéines de choc thermique et les protéines co-régulateurs. La fonction de la région F, qui s'étend jusqu'à l'extrémité C-terminale, reste à déterminer. La protéine ERα complète contient 595 acides aminés.

Le document décrit deux isoformes tronquées d'ERα : ERα46 et ERα36 (Gibson et Saunders, 2012). ERα46, résultant d'un codon d'initiation alternatif, est dépourvu des premiers 173 acides aminés, incluant le domaine AF1. ERα36, généré à partir d'un promoteur situé dans le premier intron, est une forme plus tronquée que ERα46. Il manque la partie codée par le premier exon ainsi que les derniers 138 acides aminés codés par les exons 7 et 8; il conserve cependant 27 acides aminés en C-terminal. ERα36 est dépourvu des deux domaines de transactivation AF1 et AF2. Ces isoformes tronquées peuvent avoir des fonctions différentes de l'ERα complet, potentiellement en agissant comme des modulateurs de la signalisation œstrogénique.

Lorsque localisé à la membrane plasmique, ERα fait partie d'un complexe protéique (signalosome) dont la composition varie selon le type cellulaire (Soltysik et Czekaj, 2013). Dans ce complexe, ERα joue un rôle central, interagissant avec des molécules comme le récepteur du facteur de croissance analogue à l'insuline 1 (IGFR) ou le récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR). D'autres protéines comme RAS, SHC, c-Src et PI3K sont également impliquées, participant à la production de seconds messagers. Cette localisation membranaire permet une activation rapide de la transcription de gènes cibles via des mécanismes non-génomique, contrairement à l'action classique d'ERα dans le noyau. La compréhension de cette signalisation non-génomique est essentielle pour appréhender pleinement le rôle d'ERα dans la régulation cellulaire.

Le récepteur couplé aux protéines G (GPER), anciennement GPR30, est un récepteur membranaire impliqué dans la signalisation des œstrogènes (Filardo et al., 2000; Filardo, 2002). Son expression est largement répandue dans divers tissus chez la souris et le rat, notamment dans le système nerveux central (iso-cortex, hippocampe, bulbe olfactif, cortex piriforme, noyau hypothalamique ventro-médian) et dans d'autres organes comme le cœur, les surrénales, les reins, les poumons, les glandes mammaires, l'utérus, l'ovaire et le testicule (Soltysik et Czekaj, 2013). Dans l'ovaire, l'expression est principalement localisée dans les cellules de la granulosa, tandis que dans le testicule, elle est présente dans les cellules de Sertoli, les cellules de Leydig, les spermatocytes et les spermatogonies. GPER active plusieurs voies de signalisation non-génomique, incluant la voie MAPK (ERK1/2) via une transactivation de l'EGFR, et la voie PKA suite à une augmentation de l'AMPc (Filardo et al., 2000; Filardo et al., 2002). La liaison de l'œstradiol à GPER a été démontrée par plusieurs équipes (Revankar et al., 2005; Thomas et al., 2005), l'œstradiol présentant une affinité 1000 fois supérieure à celle de la testostérone, du cortisol ou de la progestérone (Thomas et al., 2005).

L'anti-œstrogène ICI182 780, un SERD (selective estrogen receptor down-regulator), agit comme un activateur de GPER, contrairement à son effet sur les récepteurs ER classiques (Filardo et al., 2000). De même, le 4-hydroxytamoxifène, métabolite actif du tamoxifène (un SERM, selective estrogen receptor modulator), se lie à GPER et agit comme un agoniste (Revankar et al., 2005). De nombreux composés synthétiques, comme certains plastifiants et pesticides aux effets œstrogéno-mimétiques, peuvent activer GPER (Prossnitz et Barton, 2014). Un agoniste sélectif (G-1) et des antagonistes (G-15) ont été identifiés, permettant l'étude plus précise de la signalisation et des fonctions de GPER (Bologa et al., 2006; Dennis et al., 2009). Ces interactions soulignent le rôle potentiel de GPER dans les effets des perturbateurs endocriniens sur la santé reproductive.

Le bisphénol A (BPA) est un monomère largement utilisé dans l'industrie (environ 3,5 millions de tonnes produites en 2008), notamment dans les résines et les plastiques en polycarbonate (N’Tumba-Byn et al., 2012; Pupo et al., 2012). Chez l'homme, le BPA est rapidement absorbé au niveau gastro-intestinal, conjugué avec l'acide glucuronique dans le foie, puis excrété dans l'urine (Völkel et al., 2002). L'élimination est complète après 24 heures, le BPA n'étant détecté que sous sa forme glucuronidée. Ce métabolisme diffère de celui des rongeurs où une partie importante est éliminée dans les fèces. Malgré ce métabolisme, la forme non conjuguée, seule forme biologiquement active, est détectée chez la plupart des individus dans les pays développés (N’Tumba-Byn et al., 2012). On la retrouve dans le sang maternel (1-10 ng/ml), le plasma fœtal, le liquide amniotique, le sang du cordon ombilical, le placenta (> 100 ng/g), et le lait maternel (1-7 ng/ml de colostrum). Le BPA s'accumule aussi dans les tissus adipeux (1,80 à 12,01 ng/g).

L'exposition périnatale au BPA chez le rat entraîne des effets néfastes à long terme sur la fertilité masculine à l'âge adulte, ces effets étant trans-générationnels (Salian et al., 2009). Des mâles exposés au BPA présentent une hypofertilité lorsqu'accouplés à des femelles non exposées. Cet effet persiste sur les générations F2 et F3, avec une réduction d'environ 50% du nombre de spermatozoïdes dans l'épididyme chez les mâles F3, et des portées deux fois plus petites que chez les témoins. Ceci suggère que le BPA affecte la lignée germinale et que ses effets délétères se transmettent sur plusieurs générations. Ces résultats soulignent l'importance de l'exposition au BPA, même à des doses apparemment faibles, sur la santé reproductive masculine et sur les générations futures.

Le 4-nonylphénol (4-NP) est un autre perturbateur endocrinien dont le métabolisme implique une conversion extensive en glucuronide dans le foie (Daidoji et al., 2003). Une étude chinoise (Chen et al., 2013) a montré une association entre les concentrations urinaires de 4-NP (sous forme de glucuronide et de sulfate conjugués) et l'infertilité idiopathique masculine. Les patients avec les taux les plus élevés de 4-NP ont un nombre de spermatozoïdes significativement réduit. Chez le rat, l'accumulation de 4-NP dans le tissu adipeux conduit à une exposition prolongée et accrue dans les organes cibles, altérant la spermatogenèse. Ces résultats mettent en évidence le lien entre l'exposition à certains composés chimiques et les problèmes de fertilité masculine.

Une étude utilisant un « uterotrophic assay » sur des rates juvéniles a comparé les effets d'un mélange de produits phytochimiques (PCs) et d'un mélange de produits chimiques synthétiques (SCs) (van Meeuwen et al., 2007). Les SCs incluaient le β-hexachlorocyclohexane, le méthoxychlore, le dibutylphtalate, le 4-NP, le 4-tert-OP, et le BPA. Les auteurs ont observé des effets additifs entre les PCs et l'œstradiol (E2), mais pas avec les SCs. Une autre étude a comparé les effets individuels et combinés de xéno-œstrogènes (BPA, BPS, 4-NP) sur des cellules pituitaires de rat (Viñas et Watson, 2013). Le 4-NP seul activait la JNK, tandis que le BPA et le BPS non. Des effets non monotones sur l'activation de JNK et la prolifération cellulaire ont été observés lors de combinaisons, suggérant même un effet apoptotique des mélanges de xéno-œstrogènes en présence d'E2.

Le bisphénol A (BPA), largement utilisé dans l'industrie, est un perturbateur endocrinien dont l'exposition, même à faibles doses, a des conséquences sur la santé reproductive. Des études ont montré une accumulation du BPA dans les tissus adipeux et sa présence dans divers fluides biologiques, incluant le sang maternel, le plasma fœtal, le liquide amniotique et le lait maternel (Schönfelder et al., 2002; Vandenberg et al., 2010). Chez le rat, une exposition périnatale au BPA provoque une hypofertilité chez les mâles adultes, avec une réduction significative du nombre de spermatozoïdes et des portées plus petites (Salian et al., 2009). Plus inquiétant, ces effets néfastes persistent sur plusieurs générations (F2 et F3), suggérant une transmission trans-générationnelle via la lignée germinale. Ces observations mettent en lumière les risques à long terme du BPA sur la fertilité et la nécessité d'étudier davantage ses impacts sur la reproduction.

Le 4-nonylphénol (4-NP), un autre perturbateur endocrinien, est largement métabolisé en glucuronide dans le foie chez des animaux comme la truite arc-en-ciel et le rat (Daidoji et al., 2003). Cependant, des études chez l'homme ont mis en évidence une association entre des taux élevés de 4-NP (sous forme conjuguée, excrétée dans l'urine) et l'infertilité idiopathique (Chen et al., 2013). En Chine, une étude a montré une corrélation entre des niveaux urinaires élevés de 4-NP et une diminution du nombre de spermatozoïdes. Chez le rat, l'accumulation de 4-NP dans le tissu adipeux entraine une exposition prolongée et affecte la spermatogenèse. Ces données pointent vers les effets délétères du 4-NP sur la santé reproductive masculine.

Des études ont examiné les effets de mélanges de produits phytochimiques et de composés chimiques synthétiques, incluant le BPA et le 4-NP, sur la fonction reproductive (van Meeuwen et al., 2007). Le mélange de phytoestrogènes présentait des effets additifs avec l'œstradiol, contrairement au mélange de composés synthétiques. Une autre étude s'est penchée sur les effets de xéno-œstrogènes (BPA, BPS, 4-NP) seuls ou en mélange sur des cellules pituitaires de rat (Viñas et Watson, 2013). Le 4-NP seul activait la JNK, alors que le BPA et le BPS non. Des combinaisons de xéno-œstrogènes avec l'œstradiol ont montré des réponses non monotones sur l'activation de la JNK et une inhibition de la prolifération cellulaire induite par l'œstradiol, suggérant un potentiel effet apoptotique. Ces résultats soulignent la complexité des interactions entre différents composés et leurs effets sur la fonction reproductive.