Protéines de canaux membranaires de jonction gap et connexines
Les connexines sont une famille d’au moins 15 protéines qui forment des canaux membranaires intercellulaires de jonctions gap et permettent le mouvement diffusionnel d’ions, de métabolites et de molécules de signalisation potentielles. Ces molécules structurelles jouent un rôle important dans la communication bidirectionnelle entre l’ovocyte et les cellules de la granulosa. Plusieurs connexines se sont révélées importantes au cours de la folliculogenèse. La protéine Connexin 37 est exprimée dans les follicules primaires et en croissance. Les knockouts de la connexine 37 (Gja4) contenaient à l’âge de 2 semaines de nombreux follicules préantraux en développement, mais de grands follicules graafiens ne sont pas observés (233). Par conséquent, sur le plan histologique, il semble que l’absence de Cx37 bloque le développement des follicules préantraux à antraux. Les études de microscopie électronique ont montré que, bien que les knockouts Cx37 contiennent des jonctions d’adhérence, ils n’ont pas de jonctions gap présentes dans les ovaires de type sauvage. En dépit de l’absence de follicules de Graaf, les ovaires nuls présentaient des structures plus petites ressemblant à des corps jaunes qui étaient 5 à 10 fois plus abondants. La lutéinisation prématurée observée chez les animaux nuls suggère que la communication jonctionnelle pourrait être un mécanisme majeur de régulation de la formation du corps jaune. Le knockout de la connexine 37 présentait une taille moyenne d’ovocyte plus petite. Alors que 52,8 % des ovocytes des souris Cx37+/- ont repris la méiose, 26,8 % d’entre eux passant à la métaphase de la méiose I et 26 % à la métaphase de la méiose II, seulement 2,2 % des ovocytes Cx37-/- ont repris la méiose en culture, la grande majorité (86,3 %) étant au stade vésical germinal. Toutes ces observations indiquent clairement que la connexine 37 est essentielle au moment de la transition du follicule pré-antral au follicule antral, impliquant très probablement le transport des métabolites nécessaires à cette transition.
La protéine connexine 43 (Gja1) est la connexine la plus abondante dans l’ovaire, et est exprimée dès E14,5. Les jonctions lacunaires de la connexine 43 interconnectent les cellules de la granulosa qui entourent l’ovocyte ainsi que les ovocytes et les cellules de la granulosa. Les knockouts de la connexine 43 (Gja1) meurent à la naissance en raison d’une insuffisance cardiovasculaire (234). Les ovaires des souris nulles, récupérés au moment de la naissance, sont anormalement petits, apparemment en raison d’une déficience en cellules germinales (235). La déficience en cellules germinales a été retracée jusqu’au jour 11,5 de la gestation, ce qui implique qu’elle survient au cours des premiers stades du développement de la lignée germinale. Pour étudier la folliculogenèse postnatale chez les souris Gja1-/-, des ovaires fœtaux et néonataux ont été greffés dans la capsule rénale droite d’une souris prkdcscid/Prkdcscid ovariectomisée et immunodéprimée (236). Les greffes ont été retirées après 1 à 3 semaines et l’histologie ovarienne examinée. Après 3 semaines de développement dans les greffons rénaux, une gamme de stades folliculaires allant de primordial à primaire, secondaire et tertiaire pouvait être observée dans les ovaires de type sauvage. En revanche, les ovaires Gja1 nuls n’ont pas dépassé les follicules primaires. L’examen des greffes après 1, 2 et 3 semaines a montré que les cellules de granulosa mutantes étaient incapables de proliférer. La croissance des ovocytes était également plus lente chez les mutants par rapport aux animaux de type sauvage. Les ovocytes récupérés chez les mutants Gja1 n’ont pas pu être fécondés. La microscopie électronique a également montré que ces ovocytes sont anormaux par rapport au type sauvage.
La connexine 43 semble être régulée par les gonadotrophines, FSH et LH. Comme la Cx43 est plus abondante dans les grands follicules antraux par rapport aux petits follicules antraux et préantraux, certains ont émis l’hypothèse que la FSH induit la synthèse de la Cx43. En revanche, la poussée préovulatoire de LH est suivie d’une chute du niveau d’ARNm codant pour Cx43 (237,238). D’autres corroborations sont venues d’expériences utilisant l’administration exogène de gonadotrophines. L’injection de FSH à des rats hypophysectomisés a favorisé une augmentation de la membrane des jonctions lacunaires ovariennes, tandis que l’hCG, qui induit l’ovulation, a entraîné une réduction significative de la quantité de jonctions lacunaires dans les cellules de la granulosa (239,240). L’administration in vitro de FSH et de LH à des lignées de cellules de la granulosa a corroboré les observations in vivo (241,242). Il a été suggéré que les effets des gonadotrophines sur la Cx43 sont médiés par les hormones stéroïdes (243). D’autres voies de signalisation peuvent également réguler Cx43, y compris les voies BMP/Smad et MAPK-Ras, dont il a été récemment démontré qu’elles régulent le promoteur Cx43 in vitro (244,245).
Ces résultats impliquent que le couplage de la jonction lacunaire médié par les canaux Cx43 joue des rôles indispensables à la fois dans le développement de la lignée germinale et dans la folliculogenèse postnatale. Les phénotypes ovariens très différents résultant des knockouts Cx37 et Cx43 indiquent que le couplage jonctionnel gap entre l’ovocyte et ses cellules granulosa cumulus joue un rôle distinct de celui entre les cellules granulosa elles-mêmes, impliquant peut-être des molécules différentes. La connexine 32, également exprimée dans l’ovaire, lorsqu’elle est knockée, ne semble pas affecter la fertilité (246), ce qui suggère qu’il s’agit de composants de jonctions gap redondants qui doivent encore être identifiés.
Des connexions cellulaires supplémentaires peuvent être importantes pour la formation de l’antre et les interactions cellule de granulosa-ovocyte. On pense qu’une partie de la communication intercellulaire entre les cellules de la granulosa et les ovocytes est médiée par les projections transzonales (TZP) entre l’ovocyte et les cellules de la granulosa (41). Les microtubules-TZP (MT-TZP), en particulier, semblent être impliqués dans cette communication (41). Les connexions MT-TZP entre l’ovocyte et les cellules de la granulosa ont été supposées être sous le contrôle de la FSH (247). L’amorçage par la FSH des types sauvages et des Fsh-/- entraîne des altérations de la MT-TZP de sorte que les TZP sont rétractés de l’ovocyte (247). Cela entraîne des changements dans le développement de l’ovocyte, mesurés par le remodelage de la chromatine et l’acquisition de la compétence méiotique (247). Ces expériences permettent d’émettre l’hypothèse que, sans amorçage par la FSH, les cellules de la granulosa ont une interaction stable avec l’ovocyte, permettant l’échange paracrine de facteurs. Une fois que les MT-TZP sont rétractées, le développement de l’ovocyte est accéléré. Il reste à déterminer si des facteurs spécifiques aux ovocytes tels que GDF9 et BMP15 ou d’autres facteurs ovocytaires inconnus modulent également la formation et/ou la relation des TZP.