Regulation of cholesterol intake by the corpus luteum

Abstract

Résumé L’approvisionnement en cholestérol est un facteur limitant la stéroïdogenèse ovarienne. Pour cette raison, la majorité du cholestérol requis pour la synthèse des stéroïdes est importé de la circulation via les récepteurs des lipoprotéines de haute (HDL) et de basse densité (LDL) nommés scavenger receptor (SR-BI) et low-density lipoprotein receptor (LDLr). L’ARN messager de SR-BI est exprimé dans les ovaires de porcs durant toutes les étapes de la folliculogenèse ainsi que dans le corps jaune (CL). L’expression de la protéine SR-BI a également été détectée dans les follicules de souris lors du cycle œstral. Chez les deux espèces, l’expression est concentrée dans le cytoplasme et en périphérie des cellules du follicule. Les gonadotrophines induisent l'expression de SR-BI dans les cellules de la granulosa porcines, avec une expression cytoplasmique qui augmente durant la période périovulatoire, et avec une migration aux périphéries cellulaires durant la maturation du CL. Une conformation de 82 kDa de SR-BI est fortement exprimée dans le CL porcin, avec une conformation moins abondante de 57 kDa. Les différences entre les conformations sont attribuables à la glycosylation. La culture in vitro de follicules porcins avec des gonatrophines chorioniques humaines (hCG) a induit une hausse de régulation dépendante du temps du SR-BI de 82 kDa dans les cellules du granulosa. SR-BI et LDLr ont été exprimés réciproquement, avec LDLr étant le plus élévé dans les cellules folliculaires du granulosa et diminuant précipitamment avec la formation du CL. Pour explorer plus en détail les mécanismes d’approvisionnement en cholestérol de la stéroïdogenèse ovarienne, nous avons examiné des souris soumis à un traitement de désaccouplement de l'ovulation, et des souris portant la mutation nulle du gène Scarb1 (SR-BI-/-). Les résultats ont démontré que des ovocytes enfermés dans des structures lutéinisées expriment SR-BI. Les souris SR-BI-/ - présentaient de petits CLs, et de large follicules avec des cellules de thèque hypertrophiées et des kystes folliculaires avec des cavités remplies de sang et une diminution de 50% du niveau de progestérone dans le sérum. Les souris SR-BI-/ - traitées avec une combinaison de 20 g / g de mevinoline et 100  g / g de chloroquine ont démontré une diminution de 43% du niveau de progestérone sérique chez le type sauvage et de 30% chez les souris SR-BI-/ -. L’expression protéique de l’enzyme limitant pour la synthèse du cholestérol, 3-hydroxy-3-methyl-glutaryl-CoA reductase (HMGR), a augmenté chez les souris SR-BI-/-. Nous avons présenté des preuves démontrant que les cellules des follicules expriment le SR-BI durant la stéroïdogenèse et que la lutéinisation augmente l’expression de SR-BI. La maturation post-transcriptionelle est caractérisée par la glycosylation. Sous des conditions normales, l’expression de LDLr est arrêtée durant la lutéinisation. Ainsi SR-BI devient le facteur principal pour l’importation du cholestérol extracellulaire. En plus, la perturbation extracellulaire du cholestérol synthétisé de novo et l’absorption par les LDLr chez les souris SR-BI-/- diminuent la fonction lutéal. L’homéostasie du cholestérol ovarien est très importante pour une lutéinisation adéquate et sa perturbation mène à une réduction, mais non à un blocage complet, de la fonction lutéal. En conclusion, l’expression de SR-BI est un facteur important, mais non essentiel, pour maintenir l’homéostasie du cholestérol ovarien et la synthèse des stéroïdes, et la lutéinisation. Un réseau de mécanismes complémentaires et compensatoires d’approvisionnement en cholestérol agit en concert pour assurer la synthèse des stéroïdes ovariens.

Abstract Ovarian cholesterol supply is rate limiting to ovarian steroidogenesis. For this reason, the majority of cholesterol required for steroid synthesis is imported via scavenger receptor-BI (SR-BI) and the low-density lipoprotein (LDL) receptor from circulating HDL and LDL. SR-BI mRNA is expressed in pig ovaries at all stages of folliculogenesis and in the corpus luteum (CL). SR-BI protein expression in mouse ovary during estrous cycle was also detected. In both species, expression is concentrated in cytoplasm and periphery of follicular cells. Gonadotropins induce SR-BI expression in pig granulosa cells, with cytoplasmic expression increasing through the periovulatory period, with migration to the cell periphery as the CL matured. An 82-kDa form of SR-BI is strongly expressed in the pig CL, with the less abundant 57-kDa form, differences between forms are attributable to glycosylation. In vitro culture of pig follicles with human chorionic gonadotropin (hCG) induced time-dependent upregulation of 82-kDa SR-BI in granulosa cells. SR-BI and LDL receptor were reciprocally expressed, with the latter highest in follicular granulosa cells, declining precipitously with CL formation. To further explore mechanisms of cholesterol supply to ovarian steroidogenesis, we examined mice treated to uncouple ovulation and mice bearing null mutation of the Scarb1 gene (SR-BI-/-). Results show entrapped oocytes in luteinized structures expressed SR-BI. SR-BI-/- mice displayed small corpora lutea, large follicles with theca cells hypertrophied, follicular cysts with blood filled cavities and 50% decreased in plasma progesterone. In SR-BI-/- mice, treatment with a combination of 20 g/g of mevinolin and 100 g/g of chloroquine (CHLORO) was employed to disturbed cholesterol sources. Serum progesterone was reduced by 43% in wild type and 30% in SR-BI-/- mice. The protein expression of the rate-limiting enzyme for cholesterol synthesis, 3-hydroxy-3-methyl-glutaryl-CoA reductase (HMGR) increased in SR-BI-/- mice. It was concluded that follicular cells express SR-BI during follicle development and luteinization causes upregulation of SR-BI expression. Posttranslational maturation is characterized by glycosylation. Under normal conditions expression of the LDLr (low density lipoprotein recepors) is extinguished during luteinization such that SR-BI becomes the principal means of importation of extracellular cholesterol. Further, perturbation of cholesterol de novo synthesis and uptake from LDLr in SR-BI-/- mice leads to a reduction of luteal function. Ovarian cholesterol homeostasis is central to adequate luteinization, and its perturbation leads to reduction, but not to complete impairment, of luteal function. We conclude that SR-BI expression is an important but not essential factor in maintaining ovarian cholesterol homeostasis, steroid synthesis and luteinization. A network of complementary and compensatory cholesterol supply mechanisms act in concert to assure ovarian steroid synthesis.