DESC Andrologie, 18 janvier 2005
« La cellule de Sertoli »
Brigitte Le Magueresse-Battistoni
DR2 Inserm, Hôpital Debrousse, Lyon
Cellule de Sertoli: Introduction
Découverte en 1865...par E. Sertoli« Dell’ esistenza di particolari cellule ramificate nei canalicoliseminiferi del testicoloumano »in Morgagni 7:31-39, 1865
Quelques évidences...
la formation d’un testicule repose sur la différenciation des cellules de Sertolile nombre de cellules germinales est proportionnelle au nombre de cellules de SertoliFSH et testostérone agissent sur les cellules de Sertoli et non sur les cellules germinales
Plan de l’exposé
définition puis maintien de l’architecture du testiculedéfinition du nombre de cellules germinalescréation d’un microenvironnement et barrière hémato-testiculaireactivité nourricière et relai hormonalactivité de régulation, d’intégration et de coordination de la spermatogenèse
Cellule de SertoliRôle dans l’organisation architecturale du testicule
C. périt.
Mb basale
Epithél. Sém.
Cellule de Sertoli foetale
la période fœtale et la formation des cordons
x20 x63
Cellule de Sertoli fœtale et SRY
SRY, gène du déterminisme sexuel a une expression restreinte au niveau des cellules de Sertoli et des cellules germinalesévènements morphogénétiques induits par SRY) évènements géniques (SOX9, SF1, GATAs, …)
La période foetale
formation des cordons séminifères (souris)• aggrégation des cellules de Sertoli• migration de certaines cellules du mésonéphros• synthèse conjointe d ’une lame basale
Mésonéphros
Gonade =agrégats de cellules
11,5 jours p.c. : 12,5 jours p.c. :
Mésonéphros
Gonade XX = pasde tissu organisé
Mésonéphros
Gonade XY =cordons séminifères
migration
Pas de migration
Expériences de B. Capel(Duke University, Durham, NC)
utilisation de souris sauvages (blanches) et de souris ROSA 26 (bleu)réassemblage (1 gonade + 1 mésonéphros) (11,5 jpc) (génotype XX ou XY) (phénotype bleu ou blanc)conclusions: – le mésonéphros n’a pas de sexe– la seule migration suffit à la différenciation en cordons– SRY induit la synthèse d’un facteur chémotactique
Cellule de Sertoli fœtale et FGF9
Colvin et al., Cell 2001, 104- 875-889
Effet morphogène des FGFs 2 et 9, in vitro
FGF9 50 ng/ml FGF2 50 ng/mlcontrolC
K8
AM
H/M
ISFN
Cellule de Sertoli fœtale et FGF9
Colvin et al., Cell 2001assemblage (gonade XX blanche + mésonéphros bleu) + FGF9migration du mésonéphros vers la gonade et formation de cordons
Cellule de Sertoli fœtale et Dhh
Synthèse de Dhh (desert hedgehog) et récepteur sur cellules péritubulaires et cellules de LeydigDhh -/- : réversion sexuelle, absence de membrane basale, des cellules de Leydig et délocalisation des cellules germinales (Clark et al., Biol Reprod, 2000)chez l’homme, mutation du gène (chr 12) induit une dysgénésie gonadique et une neuropathie minifasciculaire (Umehara et al., Am J Hum Genet, 2000)
Cellule de Sertoli fœtale et TIMPs
Formation des cordons, quid de la balance protéolytique?
Les MMPs et Les TIMPs
Zinc
Pré Pro Catalytique Hinge Haemopexine
Furine Fibronectine Tansmembranaire
N-terminale C-terminale
Autres: MMPs – 7, 12, 19-23, 26-28
Membranaires: MMPs – 14, 15, 16, 17, 24, 25
Stromélysines: MMPs – 3, 10, 11, 27
Gélatinases: MMPs – 2, 9
Collagénases: MMPs – 1, 8, 13, 18
MMPs
Non Matriciels:Molécules d’adhésion cellulaires,
récepteurs membranaires, facteurs de croissance, chémochines...
Matriciels:collagènes, laminine,
Fibronectine...
Substrats
MembranairesTIMP 3
Sécrétés:TIMPs 1, 2, 4
TIMPs
Cellule de Sertoli fœtale et TIMPs
Western blotsA. TIMP-1
C. TIMP-3
M F M F M F M F
11.5 12.5 14.513.5 14.5 15.5 1 dpp
M F M F M
243050
(kDa)
(dpc)
B. TIMP-2
M F M F M F M F
11.5 12.5 13.5 14.5 14.5 15.5 17.5
M F M F M F
21(kDa)
(dpc)
13.511.5 12.5 11.5 12.5 13.5
Male Female
29
14.5 15.5 17.5 1 dpp
M F M F M F M F
(kDa)
(dpc)
Guyot et al., Dev Dyn 2003
Cellule de Sertoli fœtale et TIMPs
immunohistochimie
Guyot et al., Dev Dyn 2003
M
G
13.5 dpc Female
M
G
13.5 dpc Male
160 µm 160 µm
Cellule de Sertoli périnatale
la période périnatale et pré-pubère
5 jours pn 19 jours pn
Cellule de Sertoli périnatale
et devenir de la lignée germinale...– prolifération des cellules de Sertoli et
régulation du nombre de cellules germinales– migration des goncytes à la base du cordon et
différenciation en spermatogonies– reprise de l ’activité mitotique des cellules
germinales– dichotomie des divisions spermatogoniales et
notion de spermatogonies souches
Prolifération des cellules de Sertoli
et régulation du nombre de cellules germinales
Sharpe RM, 1994
Cellule de Sertoli périnataleMeehan et al., Dev Biol 2000, 220: 225-237
Cellule de Sertoli périnataleMeng et al., Science 2000, 297: 392-395
Cellule de Sertoli périnataleYan et al., J Cell Sci 2000, 113:161-168 Feng et al., Science 2002, 297:392-395
Cellule de Sertoli prépubère
Développement du cytosquelette:A: 5 jours B: 16 jours C: 26 jours
Gondos et Bernston, 1993
Récapitulatif des évènements
Cellule de Sertoli adulte
description du cycle de l’épithélium séminifèrela barrière hémato-testiculaireactivité nourricière régulation hormonale et paracrine de la spermatogenèsedynamisme de la spermatogenèse et maintien de l’architecture
Cycle de l’épithélium séminifère
Onde spermatogénétique
Sharpe RM, 1994
Cellule de Sertoli adulte
et le cytosquelette
Cellule de Sertoli adulte et BHT
compartimentbasal
C.Résiduel
SPGonie
SPCyte
SPTide
compartimentapical
cellule de Sertoli
jonctions serrées
Cellule de Sertoli et BHT
3 niveaux de perméabilité– endothélium vasculaire– cellules péritubulaires– barrière sertolienne
complexe jonctionnel– jonctions étanches– jonctions lacunaires et
adhérentes (Ecto. Spec. et desmosomes-like)
Classification des jonctions cS-CG
Jonctions étanches– protéines intégrées: occludin, claudins, JAM– protéines associées: Zonula Occludens
Jonctions adhérentes
– spécialisations ectoplasmiques et complexes tubulo-bulbaires entre 2 cellules (cadhérines, vinculin, paxillin…); sites focaux d ’adhésion entre cellules et matrice (intégrines)
– desmosomes entre 2 cellules (desmo-collins, gléins, plakin) et hémidesmosomes entre cellule et matrice (intégrines)
Jonctions communicantes (connexines)
Rôles de la BHTtransport sélectif des substances et ions qui peuvent pénétrer en profondeur l’épithélium séminifèremaintien de la polarité sertolienne et de la cytoarchitecture du tube séminifèrecréation d’un microenvironnement favorable au développement optimal de la spermatogenèsebarrière immunitaire et activité de protection contre l’infection virale et détoxification
Cellule de Sertoli adulte
Facteurs impliqués dans la prolifération, la différenciation et le métabolisme germinal (ex: facteurs de croissance, cytokines…)protéines de liaison et de transport (ex: ABP, transferrine, céruloplasmine…)protéines des complexes jonctionnels (occludin, claudins, intégrines et autres molécules d ’adhésion)composants de la lame basale (laminine, collagène IV…)protéases et antiprotéasesetc...
Régulation hormonale et paracrine
La plupart des sécrétions sertoliennes sont sous double régulation,– hormonale: FSH et testostérone– paracrine et/ou autocrine: multiples facteurs de
croissance dont les récepteurs sont classés en récepteurs
• à activité tyrosine-kinase (EGF/TGFa; IGFs, FGFs)• à activité sérine thréonine kinase (TGF-betas)• sans domaine kinase intrinsèque (interleukines,
TNFs)
Transillumination: mise en évidence
M. Parvinen et collaborateurs (Turku, Finlande)
Transillumination: la technique
Parvinen et collaborateurs
Transillumination: les résultats
Autres techniques d’investigation
approches in vivo de destruction sélective d’une catégorie de cellulesobservations de cas pathologiques (cryptorchidie…)Cultures et cocultures cellulaires – sur plastique – sur substrats matriciels (polarité
sertolienne)– en chambre bicamérale (directionnalité
des sécrétions)
Interactions cellulaires
Rôle central de la cellule de Sertoli
Dynamisme de la spermatogenèse
Question:
Comment les cellules germinales peuvent-elles progresser depuis la base vers l’apex, traverser la BHT puis être extrudées dans la lumière, et une nouvelle vague spermatogénétique être initiée, sans qu’il y ait rupture dans l’intégrité du tissu ?
Dynamisme de la spermatogenèsela période adulte – translocation
– déplacement des spermatides– spermiation
Regaud, 1901
spermatides
Théories développées
la théorie de la «fermeture éclair»suppose une baisse de l ’étanchéité de la BHT aux stades VII-VIII; jamais MEEla théorie du «compartiment intermédiaire»jamais MEE en TEMla théorie du «stress» suppose que les jcts se forment et se défont en même tps que les CG migrent càd glissement des jctset modif de la nature des jcts le long de la mb pl des CS en même tps que les CG se déplacentla théorie sur les microtubules suppose que mvts et dplctss ’effectuent en présence d ’ATP sous l ’influence de protéines motrices tk kinésines et autres prot associées aux microtubules
Migrations et microtubulesVogl WA et al., Arch Histol Cytol 2000, 63:1-15
Régulation et Spécial. Ectopl.
Nécessité d’identifier les protéines des Spécial. Ectopl. et analyser les mécanismes de régulation de l’expression des protéinesMise en évidence d’une régulation par FSH de l’expression de l’intégrine alpha6beta1 au site des Spécial. Ectopl.Mise en évidence du rôle de la testostérone via la N-cadhérine dans l’adhésion des spermatides aux cellules de Sertoli au site des Spécial. Ectopl.
Protéases et dynamique de la spg.
Quelques évidences…– sécrétion des Act. du Plg maximale aux
stades VV-VIII – souris invalidées pour PCI sont stériles et
perturbation de la BHT– souris invalidées pour l ’EMMPRIN stériles
et blocage de la méïose– nos propres études
le système des métalloprotéasesLongin et al., J Cell Sci 2001Longin et Le Magueresse, Mol Cell Endocrinol 2002
le système des Act. du Plg
Sigillo et al., Biochem Biophys Res Commun 1998
protéases et synchronisation
Cellule de SertoliCR
SPT
APsMMP-2
stimulation
migration
SPC
Régulation Neuro-Endo-Immuno-Génétique
La fonction sertolienne au carrefour des différentes régulations
La cellule de Sertoli… ...dans tous ses états
A-B Sc only syndromeC-D cryptorchidismE hypoplastic zonesF after long-termestrogen treatmentG seminoma cellsH terminal segmentsI-l hypospermatogenesisM aging testis
Le mot de la faim...
« …Meanwhile, the function of these branchedcells is still obscure to me. Therefore, I intend to continue my studies on these cells, concerning their anatomy, chemicalproperties, and development in such a waythat it will be possible to come to know something about their physiologicalsignificance.» E. Sertoli, 1865 (traduction Brian Setchell)
Top Related