Hematopoietic-Prostaglandin D2 synthase through PGD2 production is involved in the adult ovarian physiology

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>The prostaglandin D2 (PGD2) pathway is involved in numerous biological processes and while it has been identified as a partner of the embryonic sex determining male cascade, the roles it plays in ovarian function remain largely unknown. PGD2 is secreted by two prostaglandin D synthases (Pgds); the male-specific lipocalin (L)-Pgds and the hematopoietic (H)-Pgds.</p> <p>Methods</p> <p>To study the expression of the Pgds in the adult ovary, <it>in situ </it>hybridization were performed. Then, to evaluate the role of H-Pgds produced PGD2 in the ovarian physiology, adult female mice were treated with HQL-79, a specific inhibitor of H-Pgds enzymatic activity. The effects on expression of the gonadotrophin receptors <it>FshR </it>and <it>LhR</it>, steroidogenic genes <it>Cyp11A1</it>, <it>StAR </it>and on circulating progesterone and estradiol, were observed.</p> <p>Results</p> <p>We report the localization of <it>H-Pgds </it>mRNA in the granulosa cells from the primary to pre-ovulatory follicles. We provide evidence of the role of H-Pgds-produced PGD2 signaling in the FSH signaling through increased <it>FshR </it>and <it>LhR </it>receptor expression. This leads to the activation of steroidogenic <it>Cyp11A1 </it>and <it>StAR </it>gene expression leading to progesterone secretion, independently on other prostanoid-synthetizing mechanisms. We also identify a role whereby H-Pgds-produced PGD2 is involved in the regulation of follicular growth through inhibition of granulosa cell proliferation in the growing follicles.</p> <p>Conclusions</p> <p>Together, these results show PGD2 signaling to interfere with FSH action within granulosa cells, thus identifying an important and unappreciated role for PGD2 signaling in modulating the balance of proliferation, differentiation and steroidogenic activity of granulosa cells.</p

Implication of the Prostaglandin D synthase/PGD2/SOX9 pathway in the normal and pathological ovary and regulation by estrogenic signalling

L'ovaire représente à la fois un organe cible et le principal organe producteur d'estrogènes et de progestérone qui maintiennent le développement des caractères sexuels féminins et une fonction de reproduction normale. Cette production hormonale est contrôlée par les gonadotropines FSH et LH produites dans l'hypophyse, responsables dans l'ovaire de la croissance folliculaire et de l'ovulation, respectivement. Mon travail de thèse a identifié la signalisation prostaglandine D2 (PGD2), comme un nouvel élément-clé dans la signalisation des gonadotropines, contribuant à l'activation de l'expression des récepteurs FshR et LhR et des enzymes de la stéroïdogenèse SCC et StAR. La PGD2, produite dans plusieurs tissus par deux enzymes de synthèse, les prostaglandines synthases H et L-PGDS, est impliquée dans de nombreuses fonctions physiologiques et pathologiques. Comme dans l'ovaire pathologique, nous avons montré que la PGD2 avait aussi un rôle anti-prolifératif dans la cellule de granulosa de l'ovaire normal. Le cancer de l'ovaire représente la 4ème cause de mortalité par cancer chez la femme. Les mécanismes moléculaires impliqués dans le développement de ces tumeurs sont encore peu connus, bien que l'implication des estrogènes et de la Prostaglandine E2 (PGE2) dans la progression des tumeurs ovariennes épithéliales soit bien établie. D'autre part, les ovaires des souris invalidées pour les gènes codant les récepteurs aux estrogènes ou l'aromatase, possèdent des structures tubulaires contenant des cellules de Leydig et des cellules de Sertoli re-différenciées exprimant le facteur de détermination sexuelle mâle SOX9, alors qu'il n'est pas exprimé dans l'ovaire sain. Mon travail a montré que les estrogènes inhibent la transcription des gènes Sox9 et L-Pgds dans les lignées ovariennes tumorales BG1 et COV434 et que cette régulation est la résultante d'une inhibition, via le récepteur ERa et d'une activation via le récepteur ERß. Ces résultats sont en accord avec les études sur les effets prolifératifs d'ERa et le rôle anti-prolifératif d'ERß et suggèrent donc un rôle anti-prolifératif de la PGD2 dans l'ovaire tumoral et une régulation négative directe ou indirecte de l'expression de Sox9 et des Pgds par les estrogènes.The prostaglandin D2 (PGD2) pathway is involved in numerous biological processes and while it has been identified as a partner of the embryonic sex determining male cascade, the roles it plays in ovarian function remain largely unknown. PGD2 is secreted by two prostaglandin D synthases (Pgds); the male-specific lipocalin (L)-Pgds and the hematopoietic (H)-Pgds. Here, we report the localization of H-Pgds mRNA in the granulosa cells from the primary to pre-ovulatory follicles. We used adult female mice treated with HQL-79, a specific inhibitor of H-Pgds enzymatic activity, to provide evidence of an interaction between H-Pgds-produced PGD2 signaling and FSH signaling. This leads to the activation of steroidogenic Scc and StAR gene expression through increased FshR and LhR receptor expression leading to progesterone secretion. We also identify a role whereby H-Pgds-produced PGD2 is involved in the regulation of follicular growth through inhibition of granulosa cell proliferation in the growing follicles. Indeed, we report an altered H-Pgds expression in human ovarian tumors alongside a partial or complete absence of H-Pgds protein in granulosa cell tumors, suggesting a potential association between decreased levels of H-Pgds expression and a tumoral phenotype. Together, these results show PGD2 signaling to be essential for FSH action within granulosa cells, thus identifying an important and unappreciated role for PGD2 signaling in controlling the balance of proliferation, differentiation and steroidogenic activity of these cells

Implication de la voie Prostaglandine D synthase/PGD2/SOX9 dans l'ovaire normal et pathologique et régulation par la signalisation estrogénique

L'ovaire représente à la fois un organe cible et le principal organe producteur d'estrogènes et de progestérone qui maintiennent le développement des caractères sexuels féminins et une fonction de reproduction normale. Cette production hormonale est contrôlée par les gonadotropines FSH et LH produites dans l'hypophyse, responsables dans l'ovaire de la croissance folliculaire et de l'ovulation, respectivement. Mon travail de thèse a identifié la signalisation prostaglandine D2 (PGD2), comme un nouvel élément-clé dans la signalisation des gonadotropines, contribuant à l'activation de l'expression des récepteurs FshR et LhR et des enzymes de la stéroïdogenèse SCC et StAR. La PGD2, produite dans plusieurs tissus par deux enzymes de synthèse, les prostaglandines synthases H et L-PGDS, est impliquée dans de nombreuses fonctions physiologiques et pathologiques. Comme dans l'ovaire pathologique, nous avons montré que la PGD2 avait aussi un rôle anti-prolifératif dans la cellule de granulosa de l'ovaire normal. Le cancer de l'ovaire représente la 4ème cause de mortalité par cancer chez la femme. Les mécanismes moléculaires impliqués dans le développement de ces tumeurs sont encore peu connus, bien que l'implication des estrogènes et de la Prostaglandine E2 (PGE2) dans la progression des tumeurs ovariennes épithéliales soit bien établie. D'autre part, les ovaires des souris invalidées pour les gènes codant les récepteurs aux estrogènes ou l'aromatase, possèdent des structures tubulaires contenant des cellules de Leydig et des cellules de Sertoli re-différenciées exprimant le facteur de détermination sexuelle mâle SOX9, alors qu'il n'est pas exprimé dans l'ovaire sain. Mon travail a montré que les estrogènes inhibent la transcription des gènes Sox9 et L-Pgds dans les lignées ovariennes tumorales BG1 et COV434 et que cette régulation est la résultante d'une inhibition, via le récepteur ERa et d'une activation via le récepteur ERß. Ces résultats sont en accord avec les études sur les effets prolifératifs d'ERa et le rôle anti-prolifératif d'ERß et suggèrent donc un rôle anti-prolifératif de la PGD2 dans l'ovaire tumoral et une régulation négative directe ou indirecte de l'expression de Sox9 et des Pgds par les estrogènes.The prostaglandin D2 (PGD2) pathway is involved in numerous biological processes and while it has been identified as a partner of the embryonic sex determining male cascade, the roles it plays in ovarian function remain largely unknown. PGD2 is secreted by two prostaglandin D synthases (Pgds); the male-specific lipocalin (L)-Pgds and the hematopoietic (H)-Pgds. Here, we report the localization of H-Pgds mRNA in the granulosa cells from the primary to pre-ovulatory follicles. We used adult female mice treated with HQL-79, a specific inhibitor of H-Pgds enzymatic activity, to provide evidence of an interaction between H-Pgds-produced PGD2 signaling and FSH signaling. This leads to the activation of steroidogenic Scc and StAR gene expression through increased FshR and LhR receptor expression leading to progesterone secretion. We also identify a role whereby H-Pgds-produced PGD2 is involved in the regulation of follicular growth through inhibition of granulosa cell proliferation in the growing follicles. Indeed, we report an altered H-Pgds expression in human ovarian tumors alongside a partial or complete absence of H-Pgds protein in granulosa cell tumors, suggesting a potential association between decreased levels of H-Pgds expression and a tumoral phenotype. Together, these results show PGD2 signaling to be essential for FSH action within granulosa cells, thus identifying an important and unappreciated role for PGD2 signaling in controlling the balance of proliferation, differentiation and steroidogenic activity of these cells.MONTPELLIER-BU Sciences (341722106) / SudocSudocFranceF

La prostaglandine D2

La prostaglandine D2 (PGD2) fait partie de la famille des prostaglandines, molécules ubiquitaires de signalisation, liant des récepteurs transmembranaires couplés aux protéines G et induisant différentes voies de transduction. Les prostaglandines PGE2 et PGF2α ont un rôle reconnu dans l’ovulation, la fécondation et l’implantation ; cependant, le (ou les) rôle(s) de la PGD2 dans les organes reproducteurs mâle ou femelle ne sont pas définis bien que la prostaglandine D synthase (PGDS), l’enzyme de synthèse de la PGD2, y soit détectée. Dans cet article, nous résumons les travaux récents mettant en évidence deux fonctions de la PGD2, dans la mise en place du testicule embryonnaire et dans l’inhibition de croissance des cellules ovariennes tumorales, via l’activation du facteur SOX9 de différenciation des cellules de Sertoli

Hematopoietic prostaglandin D synthase (H-Pgds) is expressed in the early embryonic gonad and participates to the initial nuclear translocation of the SOX9 protein

In mammals, the Prostaglandin D(2) (PGD(2) ) signaling pathway is involved in male gonadal development, regulating Sox9 gene expression and SOX9 protein subcellular localization through lipocalin prostaglandin D synthase (L-Pgds) activity. Nevertheless, because L-Pgds is downstream of Sox9, its expression cannot explain the initial nuclear translocation of the SOX9 protein. Here, we show that another source of PGD(2) , hematopoietic-Pgds (H-Pgds) enzyme is expressed in somatic and germ cells of the embryonic gonad of both sexes, as early as embryonic day (E) 10.5, before the onset of L-Pgds expression. Inhibition of H-Pgds activity by the specific HQL-79 inhibitor leads to impaired nuclear translocation of SOX9 protein in E11.5 Sertoli cells. Furthermore, analysis of H-Pgds(-/-) male embryonic gonads confirms abnormal subcellular localization of SOX9 protein at the E11.5 early stage of mouse testicular differentiation suggesting a role for H-Pgds-produced PGD(2) in the initial nuclear translocation of SOX9