MINISTÈRE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE

Christine Prolonge - Chevalier

Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
MINISTÈRE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE ÉCOLE DOCTORALE DE L'ÉCOLE PRATIQUE DES HAUTES ÉTUDES Systèmes Intégrés, Environnement et Biodiversité THÈSE DE DOCTORAT Discipline Sciences de la vie Présentée et soutenue publiquement le 29 novembre 2007 par Christine PROLONGE-CHEVALIER Pour l'obtention du grade de Docteur de l'École Pratique des Hautes Études Étude histologique du développement sexuel de l'apron du Rhône Zingel asper L., percidé endémique menacé d'extinction Devant le jury suivant : Mme Christine De Conto M. Jean-Marie Exbrayat (Directeur) M. Robert Garonne M. Vincent Goubier M. Gérard Morel (Rapporteur) M. Pascal Poncin (Rapporteur) Directeur de thèse EPHE : EPHE Banque de Monographies SVT 1

• cycle sexuel par le moyen de l'histologie


• maîtrise de la reproduction artificielle de z


• hormone sexuelle


• régulation stéroïdienne de la spermiation


• maturation


• luteinizing hormone


• cellule de sertoli


• histologie des cellules testiculaires

Sujets

• Garonne
• Poncin
• Vesicle
• Exbrayat

Informations

• Publié par: profil-zyak-2012
• Publié le: 01 novembre 2007
• Nombre de lectures: 118
• Langue: Français

Extrait

MINISTÈRE   DE   L ’ NEESGIENEMTN   IEERURSPU   ET   DE   LA   HCERHCREE É COLE D RALEOCTO   DE   L 'É COLE P RATIQUE   DES H AUTES É TUDES Systèmes Intégrés, Environnementet Biodiversité  

  THÈSE DE DOCTORAT Discipline Sciences de la vie                                                                                       Présentée et soutenue publiquement le 29 novembre 2007   par   Christine PROLONGE-CHEVALIER Pour l’obtention du grade de Docteur de l’École Pratique des Hautes Études  

Étude histologique du développement sexuel de l’apron du RhôneZingel asper endémique menacéL., percidé d’extinction Devant le jury suivant:

M me Christine De Conto M. Jean-Marie Exbrayat (Directeur) M. Robert Garonne     M. Vincent Goubier M. Gérard Morel (Rapporteur) M. Pascal Poncin (Rapporteur)  

Directeur de thèse EPHE :

 M. Jean-Marie Exbrayat ([e-mail]), Laboratoire de Reproduction et Développement Comparés, 25 rue du plat, 69288 Lyon Cedex 02.

L'apron du Rhône,Zingel asper L., est un Percidae endémique du bassin rhodanien menacé d'extinction. Il est inscrit sur la liste rouge de l'UICN. Ce poisson est peu connu, en particulier aucune étude n'a porté sur sa biologie reproductive. Une reproduction artificielle a fourni des spécimens utilisés dans ce travail. Le but était d’établir l'âge de la maturation et le cycle sexuel par le moyen de l’histologie et l’immunohistochimie. Les résultats ont montré que l'apron est un téléostéen ovipare gonochorique possédant un cycle de reproduction annuel. Sa maturité sexuelle est atteinte à deux ans. Six stades de maturation du follicule ovarien et quatre dans l'évolution du testicule des mâles adultes ont été définis. La gamétogenèse se déroule pendant l'automne et l'hiver et une ponte unique a lieu au printemps.Z. asperreproductif très comparable à celui des autres Percidae des eaux douces tempérées.possède un cycle Les cellules de la thèque et de la granulosa du follicule ovarien et les cellules de Leydig du testicule sont les sites de synthèse du 17b-œstradiol et de la testostérone. Chez les femelles, l’apoptose concerne les cellules hypertrophiées de la granulosa des follicules post- ovulatoires. Dans le testicule en résorption, des cellules du tissu interstitiel, des cellules de Sertoli et des spermatogonies A sont apoptotiques. Les ovocytes non ovulés sont détruits par atrésie et les spermatozoïdes non émis sont phagocytés par les cellules de Sertoli. Ce travail, a permis d'acquérir les bases biologiques de la reproduction deZ. asper. Ces connaissances constituent une étape préliminaire à la maîtrise de la reproduction artificielle deZ. asper vue d’une en réintroduction. Mots clés:Zingel asper, maturation sexuelle, ovogenèse, spermatogenèse, hormones sexuelles, apoptose.   Histological study of the sexual development of theR hone streber Zingel asperL, an endemic endangered percid   e Rhone streber,Zingel asper the Rhone basin. It is registered on is an endangered endemic Percidae of L., Th the red list of the UICN. Very little in known about this fish, in particular few studies has been carried out on its reproductive biology. The specimens described in this study were produced by artificial fertilization. The goal was to establish the age of maturation and the sexual cycle by the means of histology and immunohistology. The results showed that the apron is an oviparous gonochoric teleost with an annual reproductive cycle. Its sexual maturity is reached at two years old. Six ovarian follicle stages of maturation in females and four stages in the evolution of the testis of the adult males were defined. The gametogenesis is held during the autumn and the winter and a single spawning takes place in spring.Z. asper has comparable to a reproductive cycle very those of other percid fishes of temperate fresh waters. The theca and the granulosa cells of ovarian follicles and the Leydig cells of the testis are the sites of synthesis of 17b-estradiol and testosterone. In females, apoptosis relates to the hypertrophied cells of the granulosa of the post-ovulatory follicles. In the testis in resumption, interstitial cells, Sertoli cells and type A spermatogonia are apoptotic. The non ovulated oocytes are eliminated by atresia and residual spermatozoa are phagocyted by the Sertoli cells. This work provides the biological basis of the reproduction ofZ. asper. This knowledge constitutes a preliminary stage in the control of the artificial fertilization ofZ. asperfor a reintroduction in its natural environment.   Key words:Zingel asper, sexual maturation, oogenesis, spermatogenesis, sex hormones, apoptosis.

1.   R EVUE   APHIQUERGOILBIB  8 1.1.L’ APRON ,Z INGEL   ASPER                                                                                                  8

1.2.    L ES   CYCLES   DE   REPRODUCTIO N   DES   TLÉOÉSTÉENS                                                       10 1.2.1. Maturation des gonades femelles 10 1.2.1.1. Ovogenèse et folliculogenèse 10 1.2.1.2. Les follicules atrétiques 17 1.2.1.3. Les follicules post-ovulatoires 18 1.2.2. Maturation des gonades mâles 19 1.2.2.1. Spermatogenèse 19 1.2.2.2. Spermiation 23 1.2.2.3. Dynamique du cycle sexuel mâle 23 1.2.2.4. Histologie des cellules testiculaires 23 1.3. R ÉGULATIO N   OMANHROEL   DES   CYCLES SEXUELS                                                           92 1.3.1. L’hypophyse et les hormones hypophysaires chez les téléostéens 29 1.3.2. Contrôle stéroïdien de l’ovogenèse 33 1.3.2.1. Régulation stéroïdienne de la vitellogenèse 33 1.3.2.2. Régulation stéroïdienne de la maturation ovocytaire finale 36 1.3.2.3. Production de stéroïdes par les follicules atrétiques 38 1.3.2.4. Production de stéroïdes par les follicules post-ovulatoires 38 1.3.3. Contrôle stéroïdien de la spermatogenèse et de la spermiation 39 1.3.3.1. Régulation stéroïdienne de la spermatogenèse 39 1.3.3.2. Régulation stéroïdienne de la spermiation 43 1.4. L’ APOPTOSE   PENDANT   LES   CYCLES   DE   REPRODUCTIO N                                                  45 1.5. L’ APPORT   DES   TEC HNIQUES   ESQULOGIISTOH   DANS   L ’ ÉTUDE   DES   CYCLES   DE REPRODUCTIO N  48

3b-HSD: 3bxyroyd-hïdroté-srdyhéd-eesanégo 11-KT: 11-céto-testostérone 17aP:1 7aonestéroregxopyyhrd- 17a,20b-DP: 17a,20b-dihydroxy-4-pregnen-3-one 17a,20a-DP: 17a,20a-dihydroxy-4-pregnen-3-one 17b-HSD: 17boréghédyanesy-stdroxde-déroïhy-

20b-HSD: 20bdyh--stéroxye-déroïdgonéyhrdsae 20b-S:17a,20b,21-trihydroxy-4-pregnen-3-one ADN: Acide Désoxyribonucléique Ac: Anticorps AEC: Amino-Ethyl-Carbazole Acide H: 4-Amino-5-hydroxynaphtalene-2,7-disulfonic acid, monosodium salt Ag: Antigène   AMPc Monophosphate: Adenosine 3’,5 cyclique ’ APS: Acide ériodique - Schiff P AR: Androgen Receptor ARN: Acide Ribonucléique BCIP: Bromo-Chloro-Indolyl Phosphate CGP: Cellules Germinales Primordiales E 1 : œstrone E 2 : 17bartsœ-loid ESM: Erreur Standard Moyenne FOM: Final Oocyte Maturation FSH: Follicle Stimulaling Hormone FSHr: Follicle Stimulaling Hormone receptor GABA: Gamma Amino Butyric Acid GH: Hormone de croissance GnRH:   Gonadotropin-Releasing Hormone GTH: Gonadotropin Hormone GSI: Gonado-Somatic Index GVBD: Germinal Vesicle Breakdown IGF-I: Insulin like Growth Factor I Luteinizing LH: Hormone LHr: Luteinizing Hormone receptor LHRH: Luteinizing Hormone Releasing Hormone MIH: Maturation-Inducing Hormone MPF: Maturation-Promoting Factor mPR: membrane Progestin Receptor

NBT: Nitro Blue Tetrazolium OMC: Oocyte Maturational Competence PBS: Phosphate Buffer Salt PI: Pars Intermedia PPD: Proximal Pars Distalis RPD: Rostral Pars Distalis SGA: Spermatogonie de type A SGB: Spermatogonie de type B SPCI: SpermatocyteI SPCII: SpermatocyteII SPD: Spermatide SPZ: Spermatozoïde T: Testostérone TdT: Terminal deoxnucleotidyl Transferase TSH: Thyréostimuline TUNEL: TdT-mediated dUTP Nick End Labelling ZRE: Zona Radiata Externe ZRI: Zona Radiata Interne

Une des préoccupations environnementales les plus importantes de nos jours est la préservation de la biodiversité. Or la planète terre subit actuellement une vague d’extinctions d’espèces animales et végétales particulièrement inquiétante car elle s'effectue à un rythme très rapide. Plusieurs dizaines d’espèces vivantes disparaissent quotidiennement de la surface de la terre. Cette catastrophe écologique est, en grande partie, due à l'espèce humaine. L’Homme est en effet responsable de la fragmentation et de la destruction des habitats, de la surexploitation des ressources, d’introductions biologiques qui fragilisent les écosystèmes, de pollution et de la modification du climat. Ainsi selon l’Earth Policy Institute, la planète connaît actuellement la sixième grande extinction de son histoire, la première à être causée par une des espèces qu'elle abrite. L’Union Internationale de Conservation de la Nature (UICN) recense, en 2006, 16118 espèces vivantes menacées d’extinction dont 1173 espèces de poissons, ce qui représente 40% des espèces piscicoles évaluées. Les espèces endémiques, n'occupant que des aires très restreintes caractéristiques d'une région donnée, sont tout particulièrement fragiles. Une crise écologique touchant leur écosystème peut entraîner leur disparition. Les principales causes citées de la disparition des poissons d’eau douce sont : l’introduction de

nouvelles espèces, la détérioration de l’habitat causée par l’aménagement des cours d’eau et la pollution des eaux (Danancher, 2005). Cette dernière peut jouer un rôle direct sur la régression des espèces piscicoles ou indirect en modifiant par exemple la physiologie de leur reproduction. La sexualité des poissons est diverse, et se caractérise entre autre par une importante plasticité de la différenciation du sexe. Ainsi des hormones de synthèse (Demska-Zakes et Zakes, 1997 ; Tokumoto et al agriculture., 2005) et certaines molécules d’origine industrielle ou issues de (Noakssonet al., 2004) présentes dans les cours d’eau, peuvent modifier la différenciation sexuelle ou les caractères sexuels secondaires des espèces peuplant les zones ainsi polluées. Certaines substances agissent sur la mobilité des spermatozoïdes et certains polluants dits perturbateurs endocriniens peuvent provoquer la féminisation d’individus mâles (Flammarionet al., 2001). Les effets de ces xénobiotiques vont alors avoir des conséquences sur la reproduction des individus et par suite mettre en danger les populations des poissons contaminés. Certaines espèces de poissons, peuvent également être sensibles à des modifications de la température de l’eau : une modification de la température environnante à des périodes critiques du développement, peut en effet modifier la proportion de mâles et de femelles dans une population (Baroiller, 1998). Zinger asperRhône, Percidae endémique du bassin du Rhône, a, l’apron du  vu ses populations décliner dramatiquement au cours du siècle dernier. Si la fragmentation de son habitat a été reconnue comme une cause évidente de sa raréfaction (Labonne, 2002 ; Danancher, 2005), l’impact direct ou indirect de la pollution sur sa disparition n’a pas été étudié. La gamétogenèse chez les téléostéens a fait l'objet de nombreux travaux, cependant aucun n'a jamais porté surZingel asper. Outre l'intérêt intrinsèque de la connaissance des étapes du développement sexuel de ce poisson et sa comparaison avec d'autres téléostéens, il semble important d'évaluer la part que peuvent jouer d'éventuelles anomalies de la biologie de sa reproduction parmi les causes de la diminution des populations. Le but de ce travail est donc d’établir les bases biologiques de la reproduction de l’apron et de comparer son cycle sexuel à celui d’autres téléostéens, en particulier des Perciformes et plus particulièrement des Percidae afin d’évaluer si sa physiologie reproductive est normale ou dégradée. Le premier chapitre de ce travail est une étude bibliographique qui décrit les cellules goniales et les différentes étapes de la gamétogenèse des téléostéens mâles et femelles, ainsi que la régulation hormonale de l'ovogenèse et de la spermatogenèse. La synthèse de différents travaux portant sur l’apoptose pendant les cycles sexuels est également réalisée. Le second chapitre présente le matériel biologique et les protocoles expérimentaux utilisés pour caractériser l’évolution des gonades deZingel asper, localiser au sein des gonades et de l’hypophyse les hormones impliquées dans le cycle sexuel et mettre en évidence l’apoptose dans l’ovaire et le testicule. Le dernier chapitre est la présentation des résultats obtenus en histologie, histochimie, immunohistochimie permettant de déterminer l’âge de la maturité sexuelle de l’apron, et de décrire son cycle sexuel. Ces résultats seront également discutés au cours de ce chapitre.