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Le rôle des androgènes dans le développement des poissons zèbres

Des recherches montrent comment les androgènes influencent le développement cardiaque chez les embryons de poisson zèbre.

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Les Androgènes sont des hormones qui jouent un rôle important dans plein de processus dans le corps, genre comment les muscles, les os, la peau, et des organes comme le cœur et le cerveau se développent et fonctionnent. Ces hormones sont connues pour se lier à des récepteurs spécifiques à l'intérieur des cellules, ce qui aide à contrôler comment les gènes s'activent ou se désactivent. Récemment, des scientifiques ont aussi découvert que les androgènes peuvent agir vite par d'autres voies sans toucher à l'expression des gènes.

En gros, les androgènes sont comme des messagers qui aident à façonner nos corps de différentes manières, surtout pendant le Développement. Ils se lient généralement à des récepteurs dans les cellules, qui sont comme des serrures qui s'ouvrent quand la bonne clé (l'hormone) est présente. L'action des androgènes est importante pas seulement dans les organes reproducteurs mais aussi dans plein d'autres tissus.

Différents Types de Récepteurs

Les scientifiques pensent qu'il y a plusieurs types de récepteurs auxquels les androgènes peuvent se lier, au-delà de ceux qu'ils ont traditionnellement étudiés. Certains d'entre eux sont situés dans la membrane cellulaire, pas à l'intérieur de la cellule comme on le pensait auparavant. Quelques exemples de ces récepteurs moins connus incluent GPRC6A, ZIP9, et OXER1. Ces récepteurs pourraient permettre aux androgènes d'envoyer des signaux rapidement, sans passer par le processus habituel de changement d'activité génique.

Les chercheurs essaient de comprendre comment ces différents récepteurs fonctionnent et quel rôle ils jouent dans le corps. Par exemple, des études montrent que lorsque des Embryons de poisson-zèbre sont exposés à des androgènes comme la Testostérone, cela peut changer la façon dont leur cœur se développe. Ça suggère que les androgènes peuvent influencer le développement de façons qu'on essaie encore de comprendre complètement.

Enquête sur les Récepteurs Androgènes de Membrane chez le Poisson-Zèbre

Pour en savoir plus sur les récepteurs androgènes de membrane, les chercheurs ont développé une méthode pour tester comment les androgènes influencent les embryons de poisson-zèbre. Ils exposent les embryons à divers androgènes puis cherchent des changements dans leur développement. Cette méthode permet aux scientifiques de voir comment des récepteurs spécifiques pourraient être impliqués dans ces changements.

Dans une expérience, les chercheurs se sont concentrés sur comment l'exposition des embryons de poisson-zèbre à la testostérone a modifié la façon dont leur cœur se formait. Ils ont découvert que la testostérone influençait le développement cardiaque via le GPRC6A, qui est l'un de ces récepteurs membranaires. Ça montre que les androgènes peuvent avoir des effets directs sur le développement, séparément des voies traditionnelles qu'on connaissait avant.

Méthodes Expérimentales

Pour étudier les effets des androgènes sur le poisson-zèbre, les chercheurs ont élevé les poissons dans des environnements contrôlés et ont collecté des embryons pour les tests. Ils ont traité les embryons avec différentes substances, y compris diverses formes de testostérone, pour voir comment cela affectait leur développement.

Les embryons ont été surveillés pour des signes de changements développementaux, et les scientifiques ont utilisé des techniques comme l'imagerie et l'édition génétique pour mieux comprendre ce qui se passait. Pour cibler spécifiquement certains gènes, les chercheurs ont utilisé une méthode appelée CRISPR/Cas9, qui leur permet d’éditer les gènes dans les embryons. Cet outil aide à déterminer si un gène est important pour les changements développementaux causés par les androgènes.

Traitement Hormonal et Surveillance des Embryons

Les poissons-zèbres adultes ont été regroupés pour se reproduire naturellement, et les embryons ont été collectés pour des tests. Ces embryons ont ensuite été placés dans des plats et traités avec diverses substances, y compris différentes formes d'androgènes. Les scientifiques ont surveillé les embryons au fil du temps pour voir comment leur développement changeait.

La recherche a montré que l'exposition à la testostérone entraînait des changements notables dans la structure du cœur, notamment un gonflement et des formes anormales. Cela indique que la testostérone joue un rôle important dans la façon dont le cœur se développe durant les premières étapes de la vie. En comparant les embryons traités avec les groupes témoins, les chercheurs ont pu voir les impacts spécifiques de l'exposition aux androgènes sur le développement.

Comprendre le Mécanisme

La prochaine étape pour les chercheurs était de comprendre exactement comment les androgènes comme la testostérone causent ces changements. Ils ont émis l'hypothèse que le GPRC6A pourrait être responsable de la médiation des effets de la testostérone. Pour tester ça, ils ont cherché d'autres signes dans les embryons qui pourraient confirmer cette relation.

Ils ont découvert que lorsque le GPRC6A était muté ou ne fonctionnait pas correctement, les embryons ne réagissaient pas à la testostérone de la même manière. Ça signifiait que le GPRC6A est probablement un acteur important dans la façon dont la testostérone influence le développement.

Outils Génétiques et Techniques Utilisées

Pour mieux comprendre le rôle du GPRC6A et d'autres récepteurs, les chercheurs ont utilisé des techniques génétiques avancées. En utilisant CRISPR/Cas9, ils pouvaient créer des mutations spécifiques dans les gènes des embryons de poisson-zèbre pour étudier comment ces changements affectaient le développement en réponse aux androgènes.

Les chercheurs ont capturé des données sur l'expression des gènes pour identifier quels gènes étaient activés ou désactivés en réponse à l'exposition à la testostérone. Ils ont aussi surveillé les changements physiques dans les embryons pour voir si les modifications génétiques entraînaient des différences développementales évidentes. Grâce à ces méthodes, les scientifiques pouvaient recueillir des informations précieuses sur les mécanismes derrière le signalement des androgènes.

Observer les Effets des Androgènes

À travers cette recherche, les scientifiques ont pu relier l'exposition spécifique aux androgènes à des effets observables dans les embryons de poisson-zèbre. Le cœur, par exemple, montrait des signes de développement anormal lorsqu'il était exposé à la testostérone, comme le gonflement et malformations. Cela suggérait que les androgènes comme la testostérone jouent un rôle crucial dans la régulation des processus de développement.

Les chercheurs ont aussi testé divers inhibiteurs pour bloquer les effets du GPRC6A et des antagonistes du GPRC6A pour voir s'ils pouvaient prévenir les changements induits par la testostérone. Ces expériences ont confirmé que les interactions entre la testostérone et le GPRC6A étaient essentielles pour les changements de développement observés.

Implications Plus Élargies de la Recherche

Comprendre comment les androgènes affectent le développement a des implications plus larges pour la santé et la maladie humaines. Les déséquilibres hormonaux durant la grossesse ou le développement précoce peuvent mener à des problèmes de santé à long terme, y compris des malformations cardiaques et d'autres troubles développementaux. En étudiant le poisson-zèbre comme un modèle, les chercheurs peuvent obtenir des aperçus qui pourraient aider à comprendre des mécanismes similaires chez les humains.

Cette recherche non seulement fait avancer les connaissances sur les effets hormonaux sur le développement mais ouvre aussi la voie à d'éventuelles interventions thérapeutiques. Si les scientifiques peuvent identifier comment les androgènes influencent des processus de développement importants, cela pourrait mener à des stratégies pour atténuer les risques associés aux problèmes de développement liés aux hormones.

Directions Futures

Il reste encore plein de questions sans réponse dans ce domaine. Les études futures se concentreront probablement sur l'identification d'autres récepteurs impliqués dans le signalement des androgènes, ainsi que sur la compréhension de la portée complète de leurs impacts sur le développement. Cela pourrait inclure des études sur comment les androgènes influencent d'autres systèmes corporels au-delà du cœur.

Ces investigations pourraient aussi explorer les rôles de diverses hormones et de leurs récepteurs en combinaison. Comprendre comment ces systèmes interagissent pourrait révéler des informations critiques sur la biologie du développement et aider à développer des traitements ciblés pour les maladies liées aux hormones.

Conclusion

Les études sur les androgènes et leurs effets sur le développement des poissons-zèbres fournissent des aperçus précieux sur le signalement hormonal et ses implications pour la santé. En utilisant des outils génétiques avancés et des méthodes expérimentales, les chercheurs découvrent les interactions complexes qui régissent le développement. Cette connaissance est cruciale pour faire avancer la science et la médecine, notamment pour comprendre comment les déséquilibres hormonaux peuvent conduire à des problèmes de santé. À mesure que la recherche progresse, elle promet de produire des découvertes encore plus importantes sur le rôle des androgènes dans le développement et au-delà.

Source originale

Titre: Testosterone acts through membrane protein GPRC6A to cause cardiac edema in zebrafish embryos

Résumé: Androgen actions are classically thought to be mediated by intracellular androgen receptors (AR), but they can also exert non-genomic effects via binding to integral membrane proteins. Although several putative membrane androgen receptors were cloned and characterized in vitro, their function as androgen receptors in vivo remains to be further investigated. Here, we used a chemical-genetic screen in zebrafish and found that the G-protein coupled receptor GPRC6A mediates non-genomic androgen action during embryonic development. Exposure to three androgens, 5-Androstane-3,17-dione (androstanedione), dihydrotestosterone (DHT), and testosterone, caused cardiac edema or tail curvature in wild-type embryos. ar mutant embryos also exhibited cardiac edema or tail curvature following exposure to these androgens, suggesting the involvement of ar-independent pathways. To identify the causative receptor, we mutated putative membrane androgen receptors gprc6a, hcar1-4, or zip9 genes and exposed mutant embryos to the androgens. We found that hcar1-4 and zip9 mutant embryos were susceptible to the identified androgens and developed cardiac edema or tail curvature phenotype following exposure. In contrast, we observed a significant reduction in cardiac edema phenotype in the gprc6a mutants compared to the wild-type embryos following testosterone treatment. Additionally, we exposed wild-type embryos to testosterone together with GPRC6A antagonists and observed a significant suppression of the cardiac edema phenotype. These results suggest that testosterone causes cardiac edema in zebrafish embryos by acting via the integral membrane protein GPRC6A, independently of nuclear androgen receptors. Using RNA-seq and RNA rescue approaches, we find that testosterone-GPRC6A causes cardiac phenotypes by reducing Pak1 signaling. Our study provides insights into non-genomic androgen signaling during embryonic development and identifies GPRC6A as a key receptor mediating androgen action.

Auteurs: Daniel A Gorelick, V. Zadmajid, S. Shahriar

Dernière mise à jour: 2024-09-14 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.03.20.533512

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.03.20.533512.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

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