Accélération de la puberté par les phéromones mâles chez la souris femelle : régulation des neurones à kisspeptine & conséquences à long terme sur le comportement sexuel

Résumé :
Chez la souris, la puberté de la femelle est initiée précocement par des phéromones urinaires émises par le mâle adulte et produites sous l’action de la testostérone. Cet effet phéromonal est appelé l’effet Vandenbergh. Les mécanismes neuroendocriniens sous-jacents et les conséquences de l’accélération pubertaire sur le comportement sexuel des femelles sont peu connus. Etant donné que la kisspeptine, un neuropeptide hypothalamique, joue un rôle essentiel dans le contrôle de la puberté, nous avons émis l’hypothèse que les neurones à kisspeptine seraient une cible hypothalamique des phéromones accélératrices de la puberté (objectif 1). De plus, étant donné que la préférence pour l’odeur du mâle (vs celle de la femelle ou du mâle castré) ne s’exprime chez la souris adulte qu’après une expérience olfactive, nous avons émis l’hypothèse que l’exposition péripubère à l’odeur du mâle déclencherait ce comportement sexuel appétitif (objectif 2).
Pour répondre à l’objectif 1, nous avons mené une 1ère expérience où des souris femelles péripubères ont été exposées à 1/ la litière souillée par des souris mâles intacts, 2/ la litière souillée par des souris mâles castrés ou 3/ la litière propre pendant les âges de 21 et 28 jours (PD21-28). Tout au long de la stimulation olfactive, nous avons suivi l’apparition de l’ouverture vaginale, étant donné que c’est le 1er signe visible de la puberté. A PD28, le poids de l’utérus, un autre indice de la puberté, a été mesuré et le cerveau a été prélevé après fixation par perfusion intra-cardiaque de paraformaldéhyde. Un double marquage immunohistochimique kisspeptine/GnRH a été ensuite réalisé sur une série de coupes coronales du cerveau. Les résultats de cette 1ère expérience montrent que l’accélération pubertaire chez les femelles exposées à la litière des mâles intacts s’accompagne d’une augmentation du nombre de neurones à kisspeptine dans la région rostrale du noyau périventriculaire (rPeN) de l’hypothalamus et d’une augmentation du pourcentage de neurones à GnRH en contact avec au moins une fibre kisspeptinergique dans l’aire préoptique rostrale de l’hypothalamus à PD28. Les femelles exposées à la litière des mâles castrés ne présentent ni une accélération pubertaire ni un pourcentage de neurones à GnRH en contact avec des fibres kisspeptinergiques plus élevé, mais ont malgré tout plus de neurones à kisspeptine dans le rPeN que les femelles exposées à la litière propre. Une 2ème expérience révèle, grâce à la chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse, que la litière des mâles castrés contient elle aussi des phéromones accélératrices de la puberté. Elles sont cependant produites en plus faible quantité que dans la litière des mâles intacts. Enfin, une 3ème expérience montre que l’ablation de l’organe voméronasal chez les femelles exposées à la litière des mâles intacts abolit l’accélération pubertaire et l’augmentation de la taille de la population neuronale à kisspeptine dans le rPeN à PD28. Considérées dans leur ensemble, ces données suggèrent fortement que les neurones à kisspeptine, et plus particulièrement ceux présents dans le rPeN, sont régulés positivement par les phéromones accélératrices de la puberté chez la souris femelle et participent au contrôle neuroendocrinien de l’effet Vandenbergh. Les faibles quantités de phéromones émises par la souris mâle castré et détectées par la souris femelle ne libéreraient pas une quantité suffisante de kisspeptine dans l’hypothalamus pour permettre l’activation des neurones à GnRH et le déclenchement prématuré de la puberté. Le lien causal entre la régulation positive des neurones à kisspeptine par l’odeur du mâle et l’effet Vandenbergh reste à démontrer.
Pour répondre à l’objectif 2, nous avons mené une 1ère expérience où des souris femelles péripubères ont été exposées à 1/ la litière souillée par des mâles intacts, 2/ la litière souillée par des mâles castrés ou 3/ la litière propre entre PD21 et PD38. Nous avons suivi l’apparition de l’ouverture vaginale au cours de la stimulation olfactive. A PD45 ou PD60, la préférence des femelles pour l’odeur du mâle a été évaluée grâce au test du labyrinthe en Y. Contre toute attente, les souris exposées à la litière propre expriment spontanément une préférence pour l’odeur du male intact vs l’odeur de la femelle à PD60. Néanmoins, cette préférence s’observe plus tôt, i.e. à PD45, chez les femelles exposées à la litière des mâles intacts. L’expression précoce du comportement sexuel appétitif ne semble pas être une conséquence de l’effet Vandenbergh car les femelles exposées à la litière des mâles castrés expriment, elles aussi, une préférence pour l’odeur du mâle intact à PD45. Nous avons émis l’hypothèse que l’attirance pour l’odeur du mâle serait apprise au cours de l’exposition olfactive péripubère. Les mécanismes sous-tendant l’expression de la préférence pour l’odeur du mâle semblent être différents selon la présence ou non des composés androgéno-dépendants dans la litière de la souris mâle au cours de la période péripubère. En effet, les femelles exposées à la litière des mâles intacts expriment une préférence pour l’odeur du mâle intact vs l’odeur du mâle castré, mais pas les femelles exposées à la litière des mâles castrés. A l’inverse, les femelles exposées à la litière des mâles castrés expriment une préférence pour l’odeur du mâle castré vs l’odeur de la femelle, mais pas les femelles exposées à la litière des mâles intacts. Nous émettons l’hypothèse que, contrairement aux femelles exposées à la litière des mâles castrés, les femelles exposées à la litière des mâles intacts seraient attirées par des composés volatils androgéno-dépendants émis par la souris mâle. Une 2ème expérience révèle que la période péripubère n’est pas une période de sensibilité particulière à l’odeur du mâle favorisant l’acquisition de la préférence pour l’odeur du mâle. En effet, les femelles exposées à la litière des mâles intacts au cours de la période postpubère, i.e. entre PD36 et PD53, expriment aussi une préférence pour l’odeur du mâle intact vs l’odeur du mâle castré à PD60. Enfin, une 3ème expérience montre que c’est un mélange de trois composés volatils connus pour accélérer la puberté (i.e. 3,4-déhydro-exo-brévicomine + 6-hydroxy-6-méthyl-3-heptanone + 2-sec-butyl-4,5-dihydrothiazole) qui est à l’origine de l’expression précoce de la préférence pour l’odeur du mâle observée à PD45 chez les souris femelles exposées à l’odeur du mâle au cours de la période péripubère.
En conclusion, ces travaux de thèse ont permis d’explorer de nouvelles pistes de recherche concernant les mécanismes neuroendocriniens sous-tendant l’effet Vandenbergh et ses conséquences comportementales qui n’avaient presque jamais été explorées jusque-là bien que les travaux pionniers datent de près de 50 ans.
Mots-clés : kisspeptine, puberté, axe hypothalamo-hypophyso-ovarien, attirance sexuelle, communication olfactive, phéromone, organe voméronasal, système olfactif accessoire.

Présentée le 2 octobre 2014

Laboratoire où a été préparée la thèse :

Equipe Neuroendocrinologie des Interactions et Comportements Sexuels, UMR Physiologie de la Reproduction et des Comportements, INRA Val de Loire – Centre de Tours

Nom du directeur de thèse : Matthieu Keller