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In swine industry, hormones are used on sows for a wide variety of indications. Among these hormones we focused on gonadotropins (which stimulate follicular growth and heat behavior) and their use to control or improve sows’ fertility as well as the means that can be implemented to reduce their use. Firstly, we conducted an online survey. This survey was addressed to pig farmers which breed sow. The survey’s goal was to make an inventory of the different breeding practices having an influence on fertility in French pig farms, reproductive problems encountered by farmers and the different uses of hormones in reproductive management. The data collected through this online survey were analyzed to find out if gonadotropin users were similar or different to other farmers. For this we did a univariate analysis with Fisher tests. Then we did a multivariate analysis and carried out two PCAs. One PCA was on the reproduction problems encountered and the other one was toward breeding technique. In our sample of those who responded to the online survey, we were able to observe that gonadotropin users are more birthing sites with a large number of sows and many workers. Farmers who use gonadotropins tend to intervene more and they use more conventional treatments (as opposed to so-called alternative treatments). The use of gonadotropins for some of these users was associated with lower prolificity and a fertility similar to other herds. Analysis suggests that management of heat detection can be improved for some gonadotropins users. This can be a working track in order to reduce or stop gonadotropin use. Secondly, we developed a method for auditing fertility and the use of hormones that aimed to identify risk factors for fertility troubles. This audit aims to find avenues of work to improve fertility in the farms surveyed. If the farmer uses gonadotropins, the questionnaire would aim to propose alternatives to gonadotropins. The audit questionnaire resulted in a RADAR diagram showing the scores obtained in major parts We added to the questionnaire a recording of the housing temperature over three to four weeks and analyzed it. Also, when data were available, an analysis of back fat thickness was added. This audit has been implemented in ten French farms. Individual answers were used to test the questionnaire's ability to describe variability of practices from farm to farm and its ability to identify infertility risk factors. The questionnaire indeed detected variable practices between farms, but no numerical alert threshold could be implemented. This promising tool could be improved by better integration of temperature and backfat monitoring, and testing on larger data set.; Les hormones sont utilisées en production porcine chez la truie pour des indications très variées. Parmi ces hormones nous nous sommes intéressées aux gonadotropines (qui stimulent la croissance folliculaire et la venue en chaleur) et à leur usage afin de maîtriser ou améliorer la fertilité des truies, ainsi qu'aux moyens pouvant être mis en oeuvre pour réduire leur utilisation. Dans un premier temps nous avons réalisé une enquête en ligne. Cette enquête s'adressait aux éleveurs porcins faisant de la reproduction (naisseur et naisseur-engraisseur) et son but était de faire un état des lieux sur les différentes pratiques d'élevages ayant une influence sur la fertilité, les problèmes de reproductions rencontrés et l'usage des hormones dans la gestion de la reproduction. Les données récoltées grâce à cette enquête en ligne ont été analysées afin de chercher si les utilisateurs de gonadotropines étaient comparables aux autres éleveurs. Pour cela nous avons fait une analyse univariée. Puis nous avons réalisé une analyse multivariée avec deux ACP, une sur les problèmes de reproductions rencontrés et une autre sur la conduite d'élevage. Dans notre échantillon ayant répondu à l'enquête en ligne nous avons pu observer que les utilisateurs de gonadotropines sont davantage des sites de naissage avec un grand nombre de truies et beaucoup de personnel. Les éleveurs utilisateurs de gonadotropines sont plus interventionnistes et utilisent plus de traitements conventionnels (par oppositions aux traitements dits alternatifs). L'utilisation de gonadotropines pour une partie de ces utilisateurs était associée à de plus faibles prolificités et à une fertilité semblable aux autres éleveurs. La conduite de la détection des chaleurs est améliorable pour certains éleveurs et peut constituer une piste de travail en vue de diminuer ou d'arrêter l'usage des gonadotropines. Dans un deuxième temps, nous avons élaboré une méthode d'audit de la fertilité et de l'usage d'hormones. Cet audit a pour but de trouver des pistes de travail pour améliorer la fertilité dans les élevages enquêtés et chez les utilisateurs de gonadotropines, le questionnaire a pour but de proposer des alternatives personnalisées. Le questionnaire d'audit aboutit à un diagramme RADAR représentant les notes obtenues par thématique. A cela s'ajoute une analyse des températures sur trois à quatre semaines et lorsque les données sont disponibles une analyse des épaisseurs de lard dorsal. Cet audit a été testé dans dix élevages. Le questionnaire permet de mettre en évidence des différences entre les élevages et pourrait être une aide afin d'identifier des facteurs de risques vis-à-vis de la fertilité. Toutefois aucun seuil d'alerte chiffré n'a pu être défini dans notre étude. La pertinence de cet outil reste à confirmer en intégrant des élevages aux performances plus diversifiées et des monitorings d'ambiance et d'état corporel. Systématiques.

Missbrauch, Misshandlung und Vernachlässigung in der Kindheit (im Englischen: Childhood Maltreatment: CM) können sich negativ auf die Gesundheit betroffener Personen auswirken. Besonders stress-sensitiv zeigt sich hierbei das Immunsystem, welches u.a. durch von CM ausgelösten Veränderungen der physiologischen Stressantwort beeinträchtigt werden kann. Bereits bekannt sind Veränderungen der Kortisol- und Dehydroepiandrosteron-(DHEA)-Spiegel, eine Glukokortikoid-Rezeptor-Resistenz, eine verminderte Expression des Glukokortikoid-Rezeptors (GR) sowie eine chronische Entzündung, die wiederum zu altersassoziierten Erkrankungen führen kann. In dieser Dissertation sollte untersucht werden, ob sich die mit belastenden Kindheitserfahrungen assoziierte Inflammation durch veränderte Eigenschaften mononukleärer Zellen des peripheren Blutes (PBMC) im Sinne einer Voraktivierung der PBMC in vivo erklären lässt. Dafür wurden PBMC von N = 25 Frauen isoliert, kultiviert und dabei mit den Steroidhormonen Kortisol und DHEA sowohl separat als auch gemeinsam inkubiert. Anschließend wurde die Zytokinkonzentration im Überstand mit Hilfe eines Multiplex Bead-Based Assay bestimmt. Außerdem wurden die Spiegel der beiden Steroidhormone Kortisol und DHEA im Blutserum mittels Luminex Immunoassay bestimmt. Frauen mit belastenden Kindheitserfahrungen zeigten ex vivo eine höhere spontane und stimulierte Sekretion der pro-inflammatorischen Zytokine Interleukin 1β (IL-1β), IL-6 und Tumornekrosefaktor α (TNF-α). Es konnte außerdem gezeigt werden, dass es sich hierbei um einen dosisabhängigen Effekt handelt: Je mehr belastende Erfahrungen in der Kindheit, desto höher war die Zytokinsekretion. Die Steroidhormon-Spiegel im Blutserum zeigten keine Gruppenunterschiede. PBMC der CM+-Gruppe reagierten auf die Behandlung mit Kortisol allerdings nicht mit einer signifikanten Änderung der Zytokinsekretion, während Kortisol die Zytokinsekretion in der Kontrollgruppe im Sinne eines TH1-zu-TH2-Shifts zu beeinflussen vermochte. Die Behandlung mit DHEA zeigte gruppenübergreifend ebenfalls das Bild eines TH1-zu-TH2-Shifts. Die gleichzeitige Behandlung der PBMC mit Kortisol und DHEA gab einen kleinen Einblick in die Interaktion dieser beiden Hormone und einen erneuten Hinweis auf den spezifischen Effekt von DHEA auf die Sekretion von TNF-α. Die Ergebnisse legen nahe, dass Änderungen auf Ebene der Immunzellen – mutmaßlich des GR – maßgeblich an der mit CM assoziierten Inflammation beteiligt sind. Es erscheint nun umso wichtiger, in die Prävention von CM zu investieren, da die langfristigen Auswirkungen auf das inflammatorische System des Körpers eine mögliche Erklärung für den schlechteren Gesundheitszustand der Betroffenen darstellen.

(Oberflächen-) Gewässer weltweit sind mit geringen Mengen (ng/L bis wenige µg/L) humaner Pharmazeutika belastet. Diclofenac (DCF; nicht-steroidal, entzündungshemmend) und Metoprolol (MTP; ß-Blocker) gehören entsprechend ihres hohen Verbrauchs zu den am häufigsten gefundenen Substanzen. Deren biologische Aktivität ist nicht auf den Menschen beschränkt. Gut konservierte Enzyme innerhalb der Vertebraten legen Auswirkungen auf Nicht-Zielorganismen wie Fische nahe, die bisher in Langzeituntersuchungen mit umweltrelevanten Konzentrationen unzureichend untersucht wurden. In der vorliegenden Arbeit wurden die physiologischen Effekte von DCF und MTP auf die Nil-Tilapie (Oreochromis niloticus), einem der wichtigsten Aquakulturfische weltweit, untersucht. In vitro konnte anhand primärer Hepatozyten gezeigt werden, dass bereits umweltrelevante Konzentrationen von DCF zu einer erhöhten Genexpression verschiedener Schlüsselenzyme der Detoxifizierung führten. Nach MTP-Exposition waren die Veränderungen weniger eindeutig. Beide Substanzen induzierten die Vitellogenin Genexpression, nur DCF jedoch bereits in umweltrelevanter Konzentration. In vivo wurden in zwei Langzeit-Expositionsversuchen die physiologischen Effekte vom befruchteten Ei bis 80 Tage nach Schlupf in O. niloticus untersucht. Beide Substanzen hatte keinen Einfluss auf Schlupferfolg und Überleben, das Wachstum war nach 80 Tagen nach Schlupf leicht reduziert. Die deutlichsten Auswirkungen waren histopathologische Veränderungen der Kiemen, veränderte Genexpressionen der Gonadotropine und eine erhöhte Expression von Vitellogenin. Die Ergebnisse legen eine stärkere östrogene Aktivität von DCF im Vergleich zu MTP nahe. Zusammenfassend sind die Bedenken gegenüber den Einzelsubstanzen eher gering, negative Auswirkungen auf die Reproduktion und sich verstärkende Effekte bei zeitgleicher Exposition gegenüber DCF und MTP lassen sich jedoch nicht ausschließen und sollten im Weiteren untersucht werden. Surface waters worldwide are contaminated with low levels (ng/L up to few µg/L) of human pharmaceuticals. Diclofenac (DCF; non-steroidal, anti-inflammatory) and metoprolol (MTP; ß-blocker) are highly consumed and therefore commonly detected. Their biological activity is not restricted to humans. Well conserved enzymes within the vertebrates suggest effects on non-target organisms such as fish, poorly studied in long-term exposure experiments using environmentally relevant concentrations. In the presented work, physiological effects of DCF and MTP on the Nile tilapia (Oreochromis niloticus), an important aquaculture fish species, were studied. Using primary hepatocytes, it was shown in vitro that environmentally relevant concentrations of DCF increased the gene expression of different key enzymes of the detoxification, while MTP exposure had a less clear effect. Both substances induced vitellogenin gene expression, but only after DCF exposure this was significantly elevated already at the environmentally relevant concentration. In vivo, two long-term exposure studies on the physiological effects from the fertilized egg until 80 days post-hatch were evaluated. Both substances did not affect hatching success and survival, while growth was slightly reduced after 80 days post-hatch. Histopathological alterations of the gills, changed gene expression patterns of the gonadotropins and induced vitellogenin gene expression were the most dominant findings. The results indicate a stronger estrogenic mode of action of DCF compared to MTP. Overall, the risk due to a single substance exposure seems to be relatively low but adverse effects on reproduction and additive effects during simultaneous exposure to DCF and MTP cannot be excluded and should be investigated further.

International audience; We have shown previously that, in sheep primary pituitary cells, bone morphogenetic proteins (BMP)-4 inhibits FSH beta mRNA expression and FSH release. In contrast, in mouse L beta T2 gonadotrophs, others have shown a stimulatory effect of BMPs on basal or activin-stimulated FSH beta promoter-driven transcription. As a species comparison with our previous results, we used L beta T2 cells to investigate the effects of BMP-4 on gonadotrophin mRNA and secretion modulated by activin and GnRH. BMP-4 alone had no effect on FSH production, but enhanced the activin+GnRH-induced stimulation of FSH beta mRNA and FSH secretion, without any effect on follistatin mRNA. BMP-4 reduced LH beta nnRNA up-regulation in response to GnRH ( activin) and decreased GnRH receptor expression, which would favour FSH, rather than LH, synthesis and secretion. In contrast to sheep pituitary gonadotrophs, which express only BNIP receptor types IA (BMPRIA) and II (BMPRII), L beta T2 cells also express BMPRIB. Smad1/5 phosphorylation induced by BMP-4, indicating activation of BMP signalling, was the same whether BMP-4 was used alone or combined with activin +/- GnRH. We hypothesized that activin and/or GnRH pathways may be modulated by BMP-4, but neither the activin-stimulated phosphorylation of Smad2/3 nor the GnRH-induced ERK1/2 or cAMP response element-binding phosphorylation were modified. However, the GnRH-induced activation of p38 MAPK was decreased by BMP-4. This was associated with increased FSH beta mRNA levels and FSH secretion, but decreased LH beta mRNA levels. These results confirm 1. BMPs as important modulators of activin and/or GnRH-stimulated gonadotrophin synthesis and release and 2. important species differences in these effects, which could relate to differences in BMP receptor expression in gonadotrophs.

Afin d’étudier le rôle de la voie de signalisation de l’hormone Fsh au cours de l’initiationde la gamétogenèse chez les poissons, une lignée de poissons zèbres transgéniques déficientepour le récepteur de la Fsh (Fshr) a été généré par la technique CRISPR/Cas 9. Nous avonsdémontré que les mutations générées dans deux familles indépendantes étaient différentesmais transmises de manière stable des générations F1 à F2. Les individus hétérozygotes F1 etF2 montrent un sexe ratio nettement biaisé en faveur des femelles alors que les individus F2homozygotes se différencient en mâles. Ces observations suggèrent que le récepteur de la Fshserait défavorable à la différenciation ovarienne en fonction du dosage génique mais aussinon-indispensable à la différenciation des cellules de Sertoli. D’autre part, l’inversion sexuelledes individus homozygotes en mâles indique que Fshr pourrait être nécessaire à la survie, à lamultiplication, et/ou à la différenciation des ovocytes primaires prévitellogéniques dès lestade alevin.

International audience; Male goldeye were treated with (D-Ala6, Pro9-N ethylamide) - LHRH (LHRH-A) in saline or a silastic pellet (100 µg.kg-1 body weight) and changes in plasma gonadotropin (GtH), 17alpha,20beta-dihydroxy-4-pregnen-3-one (17alpha,20betaP) and testosterone (T) levels were determined by radioimmunoassay. LHRH-A increased plasma GtH levels, with the response to LHRH-A in saline being of much greater magnitude and duration than the response to silastic pellet implants. Seasonal differences were found in the response to LHRH-A. Spermiated fish were the most responsive, recrudescing fish the least, and regressed fish displayed an intermediate response. Plasma 17alpha,20betaP levels were elevated in response to LHRHA in fish of all sexual stages although the magnitude of the increase was not related to the magnitude of the increase in GtH levels. Treatment with LHRH-A also resulted in a transitory increase in plasma T levels. The endocrine control of GtH and steroid secretion in goldeye is discussed in relation to studies in cyprinids and salmonids.

International audience; The mechanisms and the mediators relaying Fsh action on testicular functions are poorly understood. Unlike in mammals, in fish both gonadotropins (Fsh and Lh) are able to efficiently stimulate steroidogenesis, likely through a direct interaction with their cognate receptors present on the Leydig cells. In this context, it is crucial to understand if Fsh effects are mediated through the production of steroids. To address this issue we performed transcriptome studies after in vitro incubations of rainbow trout testis explants in the presence of Fsh alone or in combination with trilostane, an inhibitor of Δ4- steroidogenesis. Trilostane significantly reduced or suppressed the response of many genes to Fsh (like wisp1, testis gapdhs, cldn11, inha, vt1 or dmrt1) showing that, in fish, important aspects of Fsh action follow indirect pathways and require the production of Δ4-steroids. What is more, most of the genes regulated by Fsh through steroid mediation were similarly regulated by Lh (and/or androgens). In contrast, the response to Fsh of other genes was not suppressed in the presence of trilostane. These latter included genes encoding for anti-mullerian hormone, midkine a (pleiotrophin related), angiopoietine-related protein, cyclins E1 and G1, hepatocyte growth factor activator, insulin-like growth factor 1b/3. A majority of those genes were preferentially regulated by Fsh, when compared to Lh, suggesting that specific regulatory effects of Fsh did not depend on steroid production. Finally, antagonistic effects between Fsh and steroids were found, in particular for genes encoding key factors of steroidogenesis (star, hsd3b1, cyp11b2-2) or for genes of the Igf system (igf1b/3). Our study provides the first clear evidence that, in fish, Fsh exerts Δ4-steroid-independent regulatory functions on many genes which are highly relevant for the onset of spermatogenesis.

Follicle-stimulating hormone (FSH) is a master endocrine regulator of mammalian reproductive functions. Hence, it is used to stimulate folliculogenesis in assisted reproductive technologies (ART), both in women and in breeding animals. However, the side-effects that hormone administration induces in some instances jeopardizes the success of ART. Similarly, the luteinizing hormone (LH) is also of paramount importance in the reproductive function because it regulates steroidogenesis and the LH surge is a pre-requisite to ovulation. Gaining knowledge as extensive as possible on gonadotropin-induced biological responses could certainly lead to precise selection of their effects in vivo by the use of selective agonists at the hormone receptors. Hence, over the years, numerous groups have contributed to decipher the cellular events induced by FSH and LH in their gonadal target cells. Although little is known on the effect of gonadotropins on microRNA expression so far, recent data have highlighted that a microRNA regulatory network is likely to superimpose on the signaling protein network. No doubt that this will dramatically alter our current understanding of the gonadotropin-induced signaling networks. This is the topic of this review to present this additional level of complexity within the gonadotropin signaling network, in the context of recent findings on the microRNA machinery in the gonad.

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Diplôme : Dr. d'Université

Ill., graph. Darst.

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National audience