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Dernière mise à jour : Mai 2018

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Biologie du Développement et Reproduction

Biologie du Développement & Reproduction

Environnement Maternel et Développement péri-Implantatoire (EMDI)

Animation: Gilles Charpigny et Olivier Sandra (gilles.charpigny@inra.fr; olivier.sandra@inra.fr)

L’équipe EMDI comprend des personnels INRA du département « Physiologie animale et systèmes d’élevage (PHASE) » et de l’Ecole Nationale Vétérinaire d’Alfort (ENVA), regroupant des compétences en physiologie de la gestation, biologie du développement, protéomique, lipidomique, endocrinologie et biologie moléculaire.

Composition: Gilles Charpigny (CR1), Isabelle Hue (CR1), Olivier Sandra (DR), Bénédicte Grimard (PR ENVA), Fabienne Constant (MC ENVA), Laurent Galio (IR), Mariam Raliou (IR), Pierrette Reinaud (IE), Philippe Bolifraud (TR), Olivier Dubois (TR), Corinne Giraud-Delville (TR), Jean-François Oudin (TR), Audrey Lesage (doctorante), Vincent Mauffré (MC ENVA).

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L’équipe analyse la différenciation de l’embryon et ses interactions physiologiques, moléculaires et cellulaires avec l’organisme maternel lors de l’implantation et l’établissement de la gestation, dans des situations physiologiques ou de perturbations. Les objectifs sont de déterminer la contribution des échanges embryon-utérus sur le bon déroulement de la gestation et d’identifier des biomarqueurs permettant de prédire la capacité reproductive d’une femelle, et de diagnostiquer précocement la gestation et d’en pronostiquer l’issue.

Thématique globale

Chez tous les mammifères, parmi lesquelles les espèces ruminantes et l’homme, les pertes embryonnaires au cours de la période péri-implantatoire représentent la principale cause d’échecs de gestation. Dans ce contexte, la thématique principale de notre équipe porte d’une part sur la contribution de l’implantation dans la mise en place, la progression, l’issue de la gestation et le phénotype post-natal et d’autre part sur une meilleure maîtrise de l’efficacité reproductive, en particulier des animaux de rente. Les projets développés visent à (i) établir les mécanismes moléculaires et cellulaires contrôlant le développement de l’embryon, son métabolisme et sa morphogenèse, (ii) identifier les voies de signalisation conduisant à l’implantation de l’embryon en situation normale et perturbée (iii) caractériser les réactions locales et systémiques de l’organisme maternel en fonction du procédé d’obtention de l’embryon (iv) déterminer les capacités d’adaptation de l’embryon et de l’organisme maternel face à des contraintes de l'environnement -nutrition, infection et stress-, (v) diagnostiquer la gestation et en prédire l’issue par l’utilisation de biomarqueurs précoces, en lien avec la capacité reproductive femelle. L’ensemble de ces projets vise d’une part à mieux maîtriser l’efficacité reproductive des animaux de rente et d’autre part à définir la contribution des événements péri-implantatoires dans la progression, l’issue de la gestation et le phénotype post-natal chez les mammifères.

Questions scientifiques

Principales thématiques

  • Processus moléculaires impliqués dans la différentiation des lignages des tissus embryonnaires et extra-embryonnaires bovins au cours de l’implantation
  • Identification des facteurs produits par l’embryon/par l’utérus et impliqués dans la reconnaissance maternelle de la gestation
  • Analyse des propriétés sensor/driver (plasticité) de la réponse utérine en fonction de contraintes d’origine maternelle ou embryonnaire
  • Identification de biomarqueurs de la capacité reproductive et de la gestation précoce chez les espèces ruminantes
  • Développement et validation fonctionnelle de modèles cellulaires in vitro représentatifs des situations vivo

Approches méthodologiques

  • Physiologiques :
    • Prélèvements d’embryons en phase pré-implantatoire tardive (bovins vigiles) ; biopsies utérines
    • Imagerie in vivo : Cell-Vizio (plate-forme MIMA2 : http://www.jouy.inra.fr/mima2 )
    • Dosages de protéines circulantes (inclues la production et la validation d’anticorps polyclonaux)
  • Analyses tissulaires et cellulaires :
    • Expression génique: bas débit (PCR temps réel, Western blot) et haut-débit (puce à ARN, RNA-seq) ; analyse des interactions protéines/ADN (ChIP)
    • Production de protéines recombinantes
    • Histologie, immunohisto/cytochimie, hybridation in situ.
    • Cultures primaires de cellules d’origine endométriale et de lignages extra-embryonnaires
    • Isolation et caractérisation de microvésicules (exosomes)
    • Chromatographie liquide HPLC appliquée aux lipides et protéines

Collaborations, partenariats et réseaux

  • INRA
    • Olivier Dereu, UCEA, Jouy-en-Josas
    • Joelle Dupont, PRC, Nouzilly
    • Pierre Germon, ISP, Nouzilly
    • Florence Jaffrézic, GABI, Jouy-en-Josas
    • Yves Le Loir et Sergine Even, STLO, Rennes
    • Alain Trubuil et Claire Nedellec; MAIAGE, Jouy-en-Josas ; http://maiage.jouy.inra.fr/?q=fr/node/489
    • Plateformes @Bridge (microdissection laser, hybridation puces d’expression haut-débit), PAPSSO (Jouy-en-Josas)
  •  Autres nationales
    • Julie Aubert, AgroParisTech, Paris
    • Séverine Degrelle et Thierry Fournier, INSERM, Paris
    • Gilles Foucras, ENVT, Toulouse
    • Nicolas Friggens, AgroParisTech, Paris (réseau TGAM)
    • Catherine Garel, CHU Grenoble
    • Daniel Vaiman, INSERM, Paris
  •  Europe
    • Niamh Forde, Leeds, GB
    • Paul A. Fowler, Aberdeen, GB
    • Enrique Gomez et Marta Munoz, Gijon, Espagne
    • Patrice Humblot, Uppsala, Suède
    • Pat Lonergan, Dublin, Irlande
    • Richard G Lea, Nottingham, GB
    • I. Martin Sheldon, Swansea, GB
    • C. Viebahn, Goettingen, Allemagne
    • Journal Reproduction
    • Society for Reproduction and Fertility; http://srf-reproduction.org/
  •  Hors-Europe
    • Ahmed Abdoon, Le Caire, Egypte
    • Fernando Biase, Harris A Lewin, USA
  •  Partenaires privés

Publications récentes significatives (2014-2019)

Subclinical endometritis in dairy cattle is associated with distinct mRNA expression patterns in blood and endometrium. Raliou, M., Dembélé, D., Düvel, A., Bolifraud, P., Aubert, J., Mary-Huard, T., Rocha, D., Piumi, F., Mockly, S., Heppelmann, M., Dieuzy-Labaye, I., Zieger, P., Smith, D.G.E., Schuberth, J., Sheldon, I.M., Sandra, O., 2019. Plos One, 14 (8): e0220244

Bovine scavenger receptor class A (SR-A) exhibit specific patterns of regulation in the endometrium during the oestrous cycle and early pregnancy. Vitorino Carvalho, C, Eozenou, C, Richard, C, Forde, N, Healey, G.D, Giraud-Deville, C, Mansouri-Attia, N, Lonergan, P, Sheldon, I.M, Sandra, O. Reprod Fertil Dev, 2019, 31 (6): 1078-1090 

Bovine endometrium responds differentially to age-matched short and long conceptuses. Sanchez, JM, Mathew, DJ, Behura, SK, Passaro, C, Charpigny, G, Butler, ST, Spencer, TE, Longergan, P. Biol Reprod, 2019, pii: ioz060 

Relationships between welfare and reproductive performance in french dairy herds. Grimard, B, De Boyer des Roches, A, Coignard, M, Lehébel, A, Chuiton, A, Mounier, L, Veissier, I, Guatteo, R, Bareille, N. The Veterinary Journal, 2019, 248: 1-7

Fine-tuned adaptation of embryo-endometrium pairs at implantation revealed by gene regulatory networks in Bos Taurus. Biase, F.H, Hue, I, Dickinson, S.E, Jaffrezic, F, Laloe, D, Lewin, H.A, Sandra, O. Plos Biology, 2019, 17 (4):  e3000046

Different pre-implantation phenotypes of bovine blastocysts produced in vitro. Hue I, Dufort I, Vitorino Carvalho A, Laloe D, Peynot N, Degrelle S, Viebahn C, Sirard M-A. Reproduction, 2019, 157 (2): 163-178  

Interferon tau-dependent and independent effects of the bovine conceptus on the endomedrial transcriptone. Mathew D.J, Sanchez J.M, Passaro C, Charpigny G, Behura S.K, Spencer T.E, Lonergan P. Biol Reprod, 2019, 100 (2): 365-380 

Critical steps for initiating an animal uterine transplantation model in sheep: experience from a case series. Favre-Inhofer A, Carbonnel M, Sandra O, Arash R, Chavatte-Palmer P, Vialard F, Richard C, Gelin V, Mougenot V, Hersant B, Bosc R,. Int J Surg, 2018, 60: 245-251 

Progesterone-releasing devices for cattle estrus induction and synchronization: Device optimization to anticipate shorter treatment durations and new device developments. De Graaff W, Grimard B. Theriogenology, 2018, 112: 34-43 

Maternal recognition of pregnancy and implantation are not associated with an interferon response of the endometrium to the presence of the conceptus in dromedary camel. Abdoon A.S, Giraud-Delville C, Kandil OM, Kerboeuf-Giraud A, Eozenou C, Vitorino Carvalho A, Julian S, Sandra O. Theriogenology, 2017, 90: 301-308 

Allelic heterogeneity of albinism in the domestic cat. Abitbol M, Bossé P, Grimard B, Martignat L, Tiret L. Anim Genet, 2017, 48 (1): 127-128 

Oviduct extracellular vesicles protein content and their role during oviduct-embryo cross talk. Alminana Brines C, Corbin E, Tsikis G, Soares De Alcantara Neto A, Labas V, Reynaud K, Galio L, Uzbekov R, Garanina AS, Druart X, Mermillod P. Reproduction, 2017, 154 (3): 153-168 

Expression and localization of artemin in the bovine uterus and embryos. Gomez E, Martin D, Carrocera S, Sanchez-Calabuig M.J, Gutierrez-Adan A, Alonso-Guervos M, Peynot N, Giraud-Delville C, Sandra O, Duranthon V, Munoz M. Theriogenology, 2017, 90: 153-162 

Maternal metabolism affects endomedrial expression of oxidative stress and FOXL2 genes in cattle. Lesage-Padilla A, Forde N, Poirée M, Healey G.D, Giraud-Delville C, Reinaud P, Eozenou C, Vitorino-Carvalho A, Galio L, Raliou M, Oudin JF, Richard C, Sheldon M, Charpigny G, Lonergan P, Sandra O. Plos One, 2017, (12) 12: e0189942

Localisation of stem cell factor, stanniocalcin-1, connective tissue growth factor and heparin-binding epidermal growth factor in the bovine uterus at the time of blastocyst formation. Munoz M, Martin D, Carrocera S, Alonso-Guervos M, Mora M.I, Corrales F.J, Peynot N, Giraud-Delville C, Duranthon V, Sandra O, Gomez E. Reprod Fertil Dev, 2017, 29 (11): 2127-2139 

Prosurvival effect of cumulus prostaglandin G/H synthase 2/prostaglandin 2 signaling on bovine blastocyst: impact on in vivo posthatching development. Nuttinck F, Jouneau A, Charpigny G, Hue I, Richard C, Adenot P, Ruffini S, Laffont L, Chebrout M, Duranthon V, Marquant-Le Guienne B. Biol Reprod, 2017, 96 (3): 531-541 

Imprinted and DNA methyltransferase gene expression in the endometrium during the pre- and peri-implantation period in cattle. O’Doherty A.M, O’Shea L.C, Sandra O, Lonergan P, Fair T, Forde N. Reprod Fertil Dev, 2017, 29 (9): 1729-1738 

Changes in protein expression profils in bovine endometrial epithelial cells exposed to E. coli LPS challenge. Piras C, Guo Y, Soggiu A, Chanrot M, Greco V, Urbani A, Charpigny G, Bonizzi L, Ronada P, Humblot P. Mol Biosyst, 2017, 13 (2): 392-405  

Preattachment embryos of domestic animals: insights into development and paracrine secretions. Sandra O, Charpigny G, Galio L, Hue I. Annu Rev Anim Biosci, 2017, 5: 205-228 

Pomegranate pell extract decreases small intestine lipid peroxidation by enhancing activities of major antioxidant enzymesAl-Gubory KH, Blachier F, Faure P, Garrel C. J Sci Food Agric, 2016, 96 (10): 3462-3468 

Sex-specific divergence of antioxidant pathways in fetal brain, liver, and skeletal muscles. Al-Gubory KH, Garrel C. Free Radical Research, 2016, 50 (3): 366-373 

The conceptus induces a switch in protein expression and activities of superoxide dismutase 1 and 2 in the sheep endometrium during early pregnancy. Al Gubory KH, Garrel C, Sugino N, Fowler P.A. Small Rumin. Res, 2016, 141: 77-83 

Multiple exposures to environmental pollutants and oxidative stress: is there a sex specific risk of developmental complications for fetuses? Al-Gubory KH. Birth Defects Reserarch 2016, 108: 351-364 - Review

The sheep conceptus modulates proteome profiles in caruncular endometrium during early pregnancy. Arianmanesh M, Fowler P.A, Al-Gubory KH. Anim Repro Sci, 2016, 175: 48-56 

Massive dysregulation of genes involved in cell signaligng and placental development in cloned cattle conceptus and maternal endometrium. Biase FH, Rabel C, Guillomot M, Hue I, Andropolis K, Olmstead CA, Oliveira R, Wallace R, Le Bourhis D, Richard C, Campion E, Chaulot-Talmon A, Giraud-Delville C, Taghouti G, Jammes H, Renard JP, Sandra O, Lewin HA. PNAS, 2016, 113 (51): 14492-14501 

Mevalonate biosynthesis intermediates are key regulators of innate immunity in bovine endometritis. Healey G.D, Collier C, Griffin S, Schuberth H. J, Sandra O, Smith D.G, Mahan S, Dieuzy-Labaye I, Sheldon I. M. J Immunol, 2016, 196 (2): 823-831 

Determinant molecular markers for peri-gastrulating bovine embryo development. Hue I. Reprod Fertil Dev, 2016, 28 (1-2): 51-65 

Interferon stimulated genes as peripheral diagnostic markers of early pregnancy in sheep: a critical assessmentMauffré V, Grimard B, Eozenou C, Inghels S, Silva L, Giraud-Delville C, Capo D, Sandra O, Constant F. Animal, 2016, 10 (11): 1856-1863

Fatty acid binding protein 7 and N-3 poly unsaturated fatty acid supply in early rat brain development. Maximin E, Langelier B, Aioun J, Al-Gubory KH, Bordat C, Lavialle M, Heberden C. Dev Neurobiol, 2016, 76 (3): 287-297 

Pregnancy-Induced ISG-15 and MX-1 gene expression is detected in the liver of Holstein-Friesian heifers during late peri-implantation period. Meyerholz MM, Mense K, Knaach H, Sandra O, Schmicke M. Reprod Domest Anim, 2016, 51 (1): 175-177

Peripheral thyroid hormone levels and hepatic thyroid hormone deiodinase gene expression in dairy heifers on the day of ovulation and during the early peri-implantation period. Meyerholz MM, Mense K, Linden M, Raliou M, Sandra O, Schuberth HJ, Hoedmaker M, Schmicke M. Acta Vet Scand, 2016, 58 (1): 52  

Dynamic pattern of H0XB9 protein localization during occyte maturation and early embryonic development in mammals. Sauvegarde C, Paul D, Bridoux L, Jouneau A, Degrelle S, Hue I, Rezsohazy R, Donnay I. Plos One, 2016, 11 (10): e0165898 

Paraxial nodal expression reveals a novel conserved structure of the left-right organizer in four mammalian species. Schröder S.S, Tsikolia N, Weizbauer A, Hue I, Viebahn C. Cells Tissues Organs, 2016, 201 (2): 77-87 

Analysis of STAT1 expression and biological activity reveals interferon-tau-dependent STAT1-regulated SOCS genes in the bovine endometrium. Vitorino Carvalho A, Eozenou C, Healey G.D, Forde N, Reinaud P, Chebrout M, Gall L, Rodde N, Lesage-Padilla A, Giraud-Delville C, Leveugle M, Richard C, Sheldon I.M, Lonergan P, Jolivet G, Sandra O. Reprod Fertil Dev, 2016, 28 (4): 459-474 

The conceptus regulates tryptophanyl-Trna synthetase and superoxide dismutase 2 in the sheep caruncular endometrium during early pregnancy. Al-Gubory KH, Arianmanesh M, Garrel C, Fowler P.A. Int J Biochem Cell Biol, 2015, 60: 112-118 

Genetic tools to improve reproduction traits in dairy cattle. Capitan A, Michot P, Baur A, Saintilan R, Hoze, Valour D, Guillaume F, Boichon D, Barbat A, Boichard D, Schibler L, Fritz S, Reprod Fert Dev, 2015, 27: 14-21- Review

Early embryonic and endometrial regulation of tumor necrosis factor and tumor necrosis factor receptor 2 in the cattle uterus. Correia-Alvarez E, Gomez E, Martin D, Carrocera S, Perez S, Peynot N, Giraud-Delville C, Caamano J.N, Balseiro A, Sandra O, Duranthon V, Munoz M. Theriogenology, 2015, 83 (6): 1028-1037 

Expression and localization of interleukin 1 beta and interleukin 1 receptor (type 1) in the bovine endometrium and embryo. Correira-Alvarez E, Gomez E, Martin D, Carrocera S, Perez S, Otero J, Peynot N, Giraud-Delville C, Caamano J.N, Sandra O, Duranthon V, Munoz M. J Reprod Immunol, 2015, 110: 1-13 

Primary bovine extra-embryonic cultured cells: a new resource for the study of in vivo peri-implanting phenotypes and mesoderm formation. Hue I, Evain-Brion D, Fournier T, Degrelle SA. Plos One, 2015, 10 (6): e0127330

Sire effect on early and late embryonic death in French Holstein cattle. Ledoux D, Ponsart C, Grimard B, Gatien J, Deloche M.C, Fritz S, Lefebre R, Humblot P. Animal, 2015, 9 (5): 766-774 

Serum IGFBP4 concentration decreased in dairy heifers towards day 18 of pregnancy. Meyerholz MM, Mense K, Lietzau M, Kassens A, Linden M, Wirthgen E, Hoeflich A, Raliou M, Richard C, Sandra O, Schuberth H.J, Hoedemaker M, Schmicke M. J Vet Sci, 2015, 16 (4): 413-421 

In vivo evaluation of cervical stiffness evolution during induced ripening using shear wave elastography, histology and 2-photon excitation microscopy: insight from an animal model. Peralta L, Mourier E, Richard C, Charpigny G, Larcher T, Aït-Belkacem D, Balla N.K, Brasselet S, Tanter M, Muller M, Chavatte-Palmer P. Plos One, 2015, 10 (8): e013337  

Transcervical collection of bovine up to Day 21: An 8-year overview. Richard C, Hue I, Gelin V, Neveux E, Campion E, Degrelle SA, Heyman Y, Chavatte-Palmer P. Theriogenology, 2015, 83: 1101-1109 

Maternal organism embryo biosensoring: insights from ruminants. Sandra O, Constant F, Vitorino Carvalho A, Eozenou C, Valour D, Mauffré V, Hue I, Charpigny G. J Reprod Immunol, 2015, 108: 105-113 - Review

Dairy cattle reproduction is a tightly regulated genetic process:Highlights on genes. Valour D, Michot P, Eozenou C, Lefebre R, Bonnet A, Capitan A, Uzbekova S, Sellem E, Ponsart C, Schibler L. Anim Frontiers, 2015, 5 (1): 32-41 - Review

Proteomic analysis of the sheep caruncular and intercaruncular endometrium reveals changes in functional proteins crucial for the establishment of pregnancy. Al-Gubory KH, Arianmanesh M, Garrel C, Bhattacharya S, Cash P, Folwer P. Reproduction, 2014, 147: 599-614 

Environmental pollutants and lifestyle factors induce oxidative stress and poor prenatal development. Al-Gubory KH. Reproductive Biomedicine Online, 2014, 29: 17-31- Review

Abortion-prone mating influences placental antioxidant status and adversely affects placental and fœtal development. Al-Gubory KH, Krawiec A, Grange S, Faure P, Garrel C. Free Radical Research, 2014, 48 (12): 1505-1513 

Differential endometrial cell sensitivity to a cholesterol-dependent cytolysin links trueperella pyogenes to uterine disease in cattle. Amos M. R, Healey G. D, Goldstone R. J, Mahan S M, Duvel A, Schuberth H. J, Sandra O, Zieger P, Dieuzy-Labaye I, Smith D. G, Sheldon I. M. Biol Reprod, 2014, 90 (3): 54, 1-13

Periphal blood leukocytes of cows with subclinical endometritis show an altered cellular composition and gene expression. Duvel A, MaaB J, Heppelmann M, Hussen J, Koy M, Piechotta M, Sandra O, Smith DG, Sheldon IM, Dieuzy-Labaye I, Zieger P, Schuberth HJ. Theriogenology, 2014, 15 (81): 906-917 

Draft genome sequence of trueperella pyogenes, isolated from the infected uterus of a postpartum cow with metritis. Goldstone R.J, Amos M, Talbot R, Schuberth H-J, Sandra O, Sheldon I. M, Smith D.G.E. Genome Announc, 2014, 2 (2), pii: e00194-14 

Draft genome sequence of Escherichia Coli MS499, isolated from the infected uterus of a postpartum cow with metritis. Goldstone R.J, Talbot R, Schuberth H.-J, Sandra O, Sheldon I. M, Smith D.G.E. Genome Announc, 2014, 2 (4), pii: e00217-14 

Genomic characterization of an endometrial pathogenic Escherichia coli strain reveals the acquisition of genetic elements associated with extra-intestinal pathogenicity. Goldstone RJ, Popat R, Schuberth HJ, Sandra O, Sheldon IM, Smith DG. BMC Genomics, 2014, 6: 1075, 15 

Hepatoma-derived growth factor: from the bovine uterus to the in vitro embryo culture. Gomez E, Correia E, Caamano JN, Carrocera S, Peynot P, Martin Gonzalez D, Giraud-Delville C, Duranthon V, Sandra O, Munoz M, Reproduction, 2014, 148: 353-365 

Spatial and temporal changes of Decorin, Type I Collagen and Fibronectin expression in normal and clone bovine placenta. Guillomot M, Campion E, Prézelin A, Sandra O, Hue I, Le Bourhis D, Richard C, Biase F.H, Rabel C, Wallace R, Lewin H, Renard J-P, Jammes H. Placenta, 2014, 35 (9): 737-747 

Energy and lipid metabolism gene expression of D18 embryos in dairy cows is related to dam physiological status. Valour D, Degrelle SA, Ponter AA, Giraud-Delville C, Campion E , Guyader-Joly C, Richard C, Constant F, Humblot P, Ponsart C, Hue I, Grimard B. Physiol Genomics, 2014, 46 (2): 39-56

SOCS genes expression during physiological and perturbed implantation in bovine endometrium. Vittorino Carvalho A, Reinaud P, Forde N, Healey G.D, Eozenou C, Giraud-Delville C, Mansouri-Attia N, Gall L, Richard C, Lonergan P, Sheldon IM, Lea RG, Sandra O. Reproduction, 2014, 148: (6): 545-557