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Thèse Année : 2019

Analysis of the female pathway RSPO/WNT/ß-Catenin and its interaction with the male pathway SRY/SOX9 during mouse sex determination

Analyse de la voie femelle RSPO/WNT/ß-Catenin et de son interaction avec la voie mâle SRY/SOX9 lors de la détermination du sexe chez la souris

Furong Tang

Résumé

Sex determination is a highly sophisticated and ordered process where both male and female gonads develop from a common bipotential gonad depending on different activated signaling pathways. XY gonads develop into a testis promoted by the SRY/SOX9 pathway, whereas XX gonads develop into an ovary through the action of the RSPO1/WNT4/ß-Catenin pathway. R-spondin (Rspo) genes encode one kind of secreted proteins that activate the canonical WNT/β-Catenin pathway by inhibiting the degradation of WNT receptors. After binding to its receptors LGR4/5, RSPO1-LGR4/5 recruit E3 Ubiquitin-Protein Ligases ZNRF3 and RNF43 to release WNT receptors from being degraded by ubiquitination process, therefore WNT/β-Catenin signaling can be activated continuously. Rspo1 is a major regulator of ovary development across species. In the developing mouse gonad, Rspo1 is mainly expressed in the female supporting cells, and Rspo1 XX mutant gonads undergo female-to-male sex reversal by developing into ovotestis, gonads with both male and female characteristics. The molecular and cellular mechanisms behind this partial sex reversal remain unclear. In this work, we have developed a new mouse model allowing a conditional mutation of Rspo1. We have established that the critical window for Rspo1 requirement in the developing XX mouse gonad is around E11.5, and that Rspo1 function is dispensable for ovarian differentiation after this time point. We have shown that ectopic steroidogenesis is an early event in the phenotypic changes of XX Rspo1 mutant gonads. Through pharmacological inhibition of the androgen receptor we have identified androgen signaling pathway as a major player in the female-to-male sex reversal of XX Rspo1 mutant gonads. In the second part of this work we have studied the phenotype of Sox9cKOWnt4KO double mutants where both the male and female pathway are impaired. We have found that XX Sox9cKOWnt4KO gonads develop as ovotestis indicating that the additional deletion of Sox9 did not rescue the female-to-male sex reversal caused by the Wnt4 mutation. We have also shown that XY Sox9cKOWnt4KO double knockout mutants undergo a transient female-like developmental phase before the gonads develop into ovotestis. This result demonstrates that Wnt4 deletion cannot rescue the initial steps of the male-to-female sex reversal caused by the Sox9 mutation. Together, these results reveal the timing of requirement of Rspo1 in ovarian development and highlight the pro-male role of androgen signaling in the XX female-to-male sex reversal process. It also rises new thoughts on the interactions between male and female pathway in mouse sex determination.
La détermination du sexe est un processus très sophistiqué et ordonné où les gonades mâles et femelles se développent à partir d'une gonade bipotentielle commune en fonction des voies de signalisation activées. Les gonades XY évoluent en testicule favorisé par la voie SRY/SOX9, alors que les gonades XX se développent en ovaire sous l'influence de la voie RSPO1/WNT4/ß-Caténine. Les gènes R-spondine (Rspo) codent pour un type de protéines sécrétées qui activent la voie canonique WNT/β-caténine en inhibant la dégradation des récepteurs WNT. Après s'être liée à ses récepteurs LGR4/5, RSPO1-LGR4/5 recrute les Ubiquitine-ligases ZNRF3 et RNF43 pour libérer les récepteurs WNT de la dégradation provoquée par le processus d'ubiquitination. Le signal WNT/β-caténine peut donc être activé en continu. Rspo1 est un régulateur important du développement des ovaires chez diverses espèces. Dans la gonade de souris en développement, Rspo1 est principalement exprimé dans les cellules de soutien femelle et les gonades mutantes Rspo1 XX subissent une inversion de sexe en se développant en ovotesticules, des gonades présentant à la fois des caractéristiques mâles et femelles. Les mécanismes moléculaires et cellulaires à l'origine de cette inversion partielle du sexe sont peu connus. Dans ce travail, nous avons développé un nouveau modèle murin permettant une mutation conditionnelle de Rspo1. Nous avons montré que Rspo1 est requis dans la gonade de souris XX autour de E11,5 et que sa fonction n'est plus essentielle pour la différenciation ovarienne à des stades ultérieurs. Nous avons mis en évidence que la stéroïdogenèse ectopique est un événement précoce dans les modifications phénotypiques des gonades XX Rspo1 mutantes. Grâce à l'inhibition pharmacologique du récepteur aux androgènes, nous avons identifié la voie de signalisation des androgènes comme un acteur majeur de l'inversion sexuelle des gonades XX Rspo1 mutantes.Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons étudié le phénotype des doubles mutants Sox9cKOWnt4KO, dans lesquels aussi bien les voies mâle que femelle sont altérées. Nous avons constaté que les gonades XX Sox9cKOWnt4KO se développaient sous la forme d'ovotesticules, ce qui indique que la perte de fonction de Sox9 ne permet pas de sauver l'inversion sexuelle causée par la mutation Wnt4. Nous avons également montré que les mutants XY Sox9cKOWnt4KO subissent une phase de développement transitoire de type femelle avant que les gonades ne se développent en ovotesticules. Ce résultat démontre que la perte de Wnt4 ne peut pas sauver les étapes initiales de l'inversion sexuelle causée par la mutation Sox9.Ces résultats révèlent la fenêtre d'action temporelle de Rspo1 dans le développement ovarien et mettent en évidence le rôle masculinisant de la signalisation androgénique dans le processus d'inversion sexuelle femelle-mâle. Nos travaux suscitent également de nouvelles réflexions sur les interactions entre les voies mâle et femelle dans la détermination du sexe chez la souris.
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Dates et versions

tel-03505920 , version 1 (01-01-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03505920 , version 1

Citer

Furong Tang. Analysis of the female pathway RSPO/WNT/ß-Catenin and its interaction with the male pathway SRY/SOX9 during mouse sex determination. Genetics. COMUE Université Côte d'Azur (2015 - 2019), 2019. English. ⟨NNT : 2019AZUR6012⟩. ⟨tel-03505920⟩
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