A kiss for the seasonal control of reproduction

Mon travail de thèse a consisté a étudier l'implication des Kp dans les cycles saisonniers d'activité de l'axe gonadotrope chez le hamster et s'est articulé autour de trois grands axes. En premier lieu, la cartographie complète du système kisspeptinergique a été réalisée par immunohistochimie et hybridation in situ non radioactive chez le hamster syrien mâle en PL (14h lumière / 10h obscurité) (A1). Deux populations de neurones exprimant l'ARNm du gène Kiss1 et les kp ont ainsi été identifiées dans le noyau arqué (ARC) et le noyau antéroventral péri-ventriculaire (AIJPV). Des fibres à Kp ont été observées dans ces deux structures ainsi que dans d'autres réglons hypothalamiques (noyau préoptique médian, aire pré-optique médiane, aire hypothalamique antérieure, noyau paraventriculaire, hypothalamus dorsomédian) et extra hypothalamiques (noyau du lit de la strie terminale, noyau paraventriculaire du thalamus, amygdale centrale). L'expression du système kisspeptinergique étant fortement dépendante de la photopériode, la cartographie de ce système a également été réalisée chez des hamsters imputée à la diminution du taux de testostérone. En revanche, dans l'AVPV où la testosterone exerce un rétrocontrôle positif. nous avons démontré que le diminution de l'expression de Kiss1 en PC ou induite par la mélatonine est due à un effet indirect via la diminution des taux circulants de testostérone. l'ensemble de ces résultats indique que dans l'ARC, la PC réduit l'expression de Kiss1 par un effet direct de la mélatonine sur l'hypothalamus alors que dans l'AVPV, la mélatonine diminue l'expression de Kiss1 via une réduction du taux de testostérone. l'AVPV est une des régions sexuellement dimorphiques du cerveau et l'expression de Kiss1 est plus importante chez la femelle que chez le mâle. Afin d'approfondir nos données obtenues chez le mâle, l'effet de la mélatonine et de l'oestradiol sur l'expression de Kiss1 dans l'AVPV a été étudié chez le hamster syrien femelle et des résultats similaires ont été obtenus (A3)[...]. En conclusion, ce travail de thèse a permit de démontrer non seulement que le système kisspeptinergique est fortement dépendant de la photopériode et de la mélatonine (via des mécanismes directs ou faisant intervenir les variations saisonnières du taux de stéroïdes sexuels circulants), mais aussi que les neurones à Kiss1 répercutent l'information photopériodique sur l'axe reproducteur, en particulier au niveau des terminaisons des neurones à GnRH de l'éminence médiane.My thesis work consisted in studying the implication of Kiss1-encoded peptides (kisspeptins, Kp) in the seasonal cycles of the reproductive activity. In a first part, the anatomy of the kisspeptinergic system was characterised in the Syrian hamster's brain in bath LD sexually active and SD sexually inactive individuals. In a second part, I investigated how photoperiod affects Kiss1 expression and finally, in a third part, analysed the effects of exogenous administration of Kp and its site of action on the reproductive axis. First of all, the distribution of Kp fibres and cell bodies was characterised in the Syrian hamster's by immunohistochemistry and non-radioactive in situ hybridisation. Two populations of Kiss1 neurones were identified in the Arcuate nucleus (ARC) and in the Anteroventral periventricular nucleus (AVPV). Kp immunoreactive fibres were observed in both nucleus and in other hypothalamic (preoptic median nucleus, preoptic median area, anterior hypothalamic area, paraventricular nucleus, dorsomedial hypothalamus) and extra hypothalamic structures (bed nucleus of stria terminalis, paraventricular nucleus of the thalamus, central amygdala). Since Kiss1 expression is highly dependent on photoperiod, the distribution of Kp immunoreactive fibres was also analysed in SD-adapted hamsters. The number of Kissl and Kp neurones is strongly decreased in SD sexually inactive hamsters. Fibres distribution is identical as in LD but fibres density is higher in SD, probably because of an accumulation of Kp into the fibres. To determine wether these fibres innervate fibres-containing structures or just go through them, we analysed the expression of cFos (a marker of cellular activity) after an intracerebroventricular (ICV) injection of Kp and we found that cFos expression is increased in the preoptic median nucleus, the preoptic medial area, the paraventricular nucleus, the dorsomedial hypothalamus, the bed nucleus of stria terminalis and the paraventricular nucleus of the thalamus. This indicates that these brain structures are innervated by Kp fibres and activated upon Kp release. The phenotype of the target neurones however remains to be determined[...]. To conclude, this PhD work not only proved that the Kp system is strongly regulated by photoperiod and melatonin (via distinct mechanisms involving both direct effects and seasonal variations in gonadal hormones levels), but also that Kiss1 neurones impacts the photoperiodic message on the reproductive axis, probably at the level of GnRH nerve terminals of the median eminence