Les résultats, publiés dans deux études, montrent que l’hormone stimule la croissance et l’activité de neurones qui régulent la reproduction via un mécanisme jusque-là inconnu : de minuscules enveloppes biologiques appelées « exosomes ».
La gâchette de la reproduction
Les neurones contrôlant la gonadolibérine (GnRH) sont les grands régulateurs de la reproduction chez tous les vertébrés, du poisson à l’humain. Ils déclenchent une réaction en chaîne hormonale qui entraîne l’ovulation chez la femelle et la production de sperme chez le mâle. Une anomalie dans le développement de ces neurones peut induire un hypogonadisme hypogonadotropique. Ce trouble empêche le bon développement des organes reproducteurs, quel que soit le sexe, entraînant une infertilité ou un syndrome de Kallmann, une maladie qui combine infertilité et perte de l’odorat.
« La GnRH contrôle de nombreux aspects de la reproduction en régulant les hormones de l’hypophyse, explique Vance Trudeau, professeur titulaire au Département de biologie de l’Université d’Ottawa et Chaire de recherche de l’Université en neuroendocrinologie. Comprendre les mécanismes du développement des neurones contrôlant la GnRH est fondamental. Sans eux, l’appareil producteur ne fonctionne pas. »
Un signal transporté dans de minuscules colis
Dans un modèle de poisson-zèbre, les équipes ont montré que les neurones secrétant la sécretogranine-2 (SCG2) « emballent » l’hormone dans des exosomes (des vésicules microscopiques attachées à la membrane), puis libèrent ces dernières. Ces véritables colis moléculaires voyagent jusqu’aux neurones contrôlant la GnRH et stimulent leur prolifération. Le modèle de poisson-zèbre utilisé, ne possédant pas le gène codant pour la SCG2, n’affichait que la moitié du nombre normal de ces neurones, ainsi que des anomalies reproductives graves chez les adultes; les femelles, par exemple, étaient généralement incapables d’ovuler normalement.
« Nous avons répondu à la grande question du mode de transport de la secrétoneurine entre les cellules, explique le professeur. Ce mécanisme de communication des signaux reproducteurs dans le cerveau en développement est parfaitement nouveau. C’est une grande découverte dans le domaine. »
« Nous avons identifié une hormone conservée à la fois chez le poisson et chez un mammifère, et montré pour la première fois qu’elle est distribuée aux neurones voisins, qui contrôlent la GnRH, via des exosomes »
Vance Trudeau
— Professeur titulaire, Département de biologie et Chaire de recherche en neuroendocrinologie
Du poisson à la souris : un système conservé
Une étude parallèle chez la souris a confirmé un pic de concentration de secrétoneurine concurrent au pic de concentration de GnRH dans l’hypothalamus juste avant l’ovulation. Cette étude démontre aussi que la secrétoneurine active directement le gène codant pour la GnRH dans les neurones de la souris. La conservation de ce système chez deux vertébrés très éloignés souligne son importance biologique fondamentale.
« Ensemble, ces deux études nous racontent une histoire passionnante, constate le professeur Trudeau. Nous avons identifié une hormone conservée à la fois chez le poisson et chez un mammifère, et montré pour la première fois qu’elle est distribuée aux neurones voisins, qui contrôlent la GnRH, via des exosomes. Ces exosomes sont des sortes de bulles qui transportent l’hormone. Cette découverte ouvre de nouveaux horizons pour comprendre les troubles développementaux de l’appareil reproducteur. »
Implications pour les troubles reproductifs chez l’humain
Pour l’instant, le gène SCG2 ne fait pas partie des gènes cliniquement testés dans le diagnostic de l’hypogonadisme hypogonadotrophique et du syndrome de Kallmann. Les équipes de recherche estiment que c’est un bon gène candidat pour les patientes et patients chez qui on ne trouve aucune cause génétique.
« SCG2 ne fait pas encore partie des tests génétiques permettant de diagnostiquer ces affections, remarque Vance Trudeau. Nos travaux montrent que c’est un excellent candidat, car il pourrait expliquer certains cas pour lesquels on ne trouve pas de cause génétique. »
La première étude, intitulée Periovulatory neurohormone dynamics reveal an association between secretoneurin and GnRH across the mouse estrous cycle (Des dynamiques neurohormonales péri-ovulatoires révèlent une association entre la secrétoneurine et la GnRH tout au long du cycle reproducteur de la souris), a été publiée dans Frontiers in Endocrinology. La deuxième étude, intitulée Exosomal secretoneurin regulates proliferation of gonadotropin-releasing hormone neurons (La secrétoneurine transportée par des exosomes régule la prolifération des neurones contrôlant la GnRH), a été publiée dans Science Bulletin.