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Effets des chimiothérapies pédiatriques sur l'intégrité de l'ADN des cellules germinales mâles

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Beaud, Hermance (2018). Effets des chimiothérapies pédiatriques sur l'intégrité de l'ADN des cellules germinales mâles Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en biologie, 229 p.

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Résumé

Les hommes survivants de cancers pédiatriques sont plus susceptibles que leurs frères sans historique de cancer d’être infertiles. Avant la puberté, les cellules germinales sont principalement des spermatogonies, dont des spermatogonies souches (SSC). Le potentiel génotoxique des agents de chimiothérapie sur les SSC reste incertain, et les mécanismes de réparation de l’ADN dans les SSC sont peu décrits. De plus, il n'est toujours pas clair si les spermatozoïdes produits plusieurs années après la rémission d’un cancer pédiatrique sont endommagés. Notre étude transversale chez des hommes survivants de leucémie ou lymphome pédiatriques suggère qu‘indépendamment de l'âge au diagnostic les survivants de cancers pédiatriques présentent un risque plus élevé d'infertilité en raison d’un compte spermatique faible ou nul, mais que lorsque des spermatozoïdes sont produits les risques d’anomalies de l'ADN et de la chromatine apparaissent similaires à ceux observés dans la population générale. Toutefois, l'exposition à la doxorubicine pourrait avoir des conséquences à long terme sur l'intégrité de l’ADN des spermatozoïdes de survivants de cancers pédiatriques. Sur une lignée de spermatogonies de rat aux propriétés de SSC (GC-6spg), nous avons démontré la cytotoxicité dose-dépendante de la doxorubicine via l’induction de cassures de l’ADN. De plus, nous avons mesuré l’expression constitutive de 75 gènes impliqués dans la réparation de l’ADN, dont l’expression de 16 gènes est affectée par la doxorubicine (>1.5 d’amplification ; P <0.05). Après arrêt du traitement, les cassures de l’ADN induites dans les GC-6spg retrouvent des niveaux similaires aux témoins. Ces résultats supportent l’idée que les spermatogonies indifférenciées peuvent répondre aux dommages à l’ADN induits par des composés de chimiothérapies et peuvent échapper à l’accumulation de cassure de l’ADN. Pour déterminer si un mécanisme similaire de défense est activé in vivo dans le testicule prépubère, nous avons développé un modèle d’exposition des SSC à la doxorubicine chez des rats transgéniques exprimant spécifiquement la GFP dans les cellules germinales. Après 24h de traitement, l’expression de gènes de réparation de l’ADN ne varie pas dans les cellules germinales isolées par cytométrie en flux, en comparaison des cellules germinales témoins, suggérant qu’une défaillance des mécanismes de réparation de l’ADN pourrait être la cause de la toxicité de la doxorubicine. Ensemble, les travaux de cette thèse soulignent l’importance de mieux comprendre les effets des agents de chimiothérapies sur les SSC pour mieux informer les patients et ouvrir de nouvelles pistes de recherche dans la prévention de ces effets secondaires.

Abstract

Men survivors of pediatric cancers are more likely than their brothers without cancer history to be infertile. Before puberty, germ cells are mainly spermatogonia, including spermatogonia stem cells (SSC). The genotoxic potential of chemotherapy agents on SSC remains uncertain, and the mechanisms of DNA repair in SSC are poorly described. In addition, it is still unclear whether spermatozoa produced several years after the remission of pediatric cancer are damaged. Our cross-sectional study in men survivors of pediatric leukemia or lymphoma suggests that, regardless of the age of diagnosis, pediatric cancer survivors have a higher risk of infertility due to low or no sperm count, but when spermatozoa are produced, the risks of DNA and chromatin abnormalities appear similar to those observed in the general population. However, exposure to doxorubicin may have long-term consequences on the DNA integrity of spermatozoa from pediatric cancer survivors. In a rat spermatogonia cell line with SSC (GC-6spg), we demonstrated the dose-dependent cytotoxicity of doxorubicin by the induction of DNA breaks. In addition, we measured the constitutive expression of 75 genes involved in DNA repair, whose expression of 16 genes is affected by doxorubicin (> 1.5 amplification, P <0.05). After treatment arrest, DNA breaks induced in GC-6spg returned to levels similar to controls. These results support the idea that undifferentiated spermatogonia can respond to DNA damage induced by chemotherapy compounds, and can escape from DNA breaks accumulation. To determine if a similar defence mechanism is activated in vivo in the prepubertal testis, we have developed a model of exposure of SSC to doxorubicin in transgenic rats specifically expressing GFP in germ cells. After 24 hours of treatment, the expression of DNA repair genes in germ cells isolated by flow cytometry was not different to control germ cells, suggesting that a failure of DNA repair mechanisms could induce the toxicity of the doxorubicin. Together, the work of this thesis highlight the importance to better understand the effects of chemotherapeutic agents on SSC, to better inform patients and open up new research avenues in the prevention of these side effects.

Type de document: Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Delbès, Géraldine
Mots-clés libres: cancer pédiatrique, chimiothérapie, doxorubicine, fertilité masculine, spermatozoïdes, spermatogonie souche, réparation de l’ADN, Pediatric cancer, chemotherapy, doxorubicin, male fertility, spermatozoa, spermatogonia stem cell, DNA repair
Centre: Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt: 02 sept. 2018 20:42
Dernière modification: 02 sept. 2018 20:42
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/7566

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