Kp dans le cerveau humain

Sur des échantillons d’autopsie de femmes pré- et post-ménopausiques, des neurones à Kp ont été localisés dans la partie caudale du noyau de l’infundibulum hypothalamique (équivalent de l’ARN chez les rongeurs)(Rometo et al. 2007) et ce groupe de neurones s'étend dans la partie proximale de la tige infundibulaire. Les neurones à Kp co-expriment la NKB et la DYN qui sont également essentiels dans la reproduction humaine. En effet, des mutations inactivatrices sur les gènes codant pour la NKB et son récepteur (NK3R) entraînent un HHI congénital normosmique avec de faibles niveaux de LH et une absence de puberté, malgré des taux de FSH quasi normaux (Topaloglu et al. 2009)(Young et al. 2010). Le cerveau humain n’a pas l’équivalence anatomique de l’AVPV des rongeurs, mais dans la région rostrale de l’hypothalamus, des neurones à Kp sont localisés au niveau des noyaux ventraux périventriculaires (PeN) et dans les subdivisions parvocellulaires antérieures des noyaux paraventriculaires (PVN)(Hrabovszky et al. 2010). Comme chez les rongeurs, les neurones à Kp dans cette zone préoptique présentent un dimorphisme sexuel avec plus de neurones chez les jeunes femmes que chez les hommes (Herbison 2008)(Hrabovszky et al. 2010)(Hrabovszky 2014)(Figure 13). Les populations de neurones à Kp du noyau infundibulaire et de la zone préoptique projettent sur les neurones à GnRH dans l'hypothalamus médiobasal (Hrabovszky 2014)(Figure 14). Chez l'humain, l'ARNm de KISS1R est fortement exprimé dans différentes régions du cerveau (cervelet, cortex cérébral et tronc cérébral), dans l'hypophyse et dans le placenta (Muir et al. 2001).

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Figure 13 : Dimorphisme sexuel des neurones à kisspeptine dans le noyau infundibulaire hypothalamique de sujets humains âgés. Les microphotographies ont été prises chez un homme de 59 ans (A, C) et une femme de 66

ans (B, D). Les corps cellulaires des neurones à kisspeptine (D) sont plus grands chez les femmes ménopausées que chez les hommes âgés (C). L'hypertrophie neuronale reflète l’absence de rétrocontrôle négatif des œstrogènes chez les femmes ménopausées. Les neurones à kisspeptine montrent également d’autres différences sexuelles importantes. Le nombre de corps cellulaires et la densité de fibres kisspeptinergiques sont beaucoup plus élevés chez les femmes âgées (B) que chez les hommes (A). Échelle bar = 200 µm en (A, B) et 50 µm en (C, D). Selon (Hrabovszky et al. 2010).

Hrabovszky et al. Sexual dimorphism of human kisspeptin

FIGURE 1 | Sexual dimorphism of kisspeptin-IR and preproNKB-IR

neuronal elements in the Inf of aged human subjects. Kisspeptin

(A–D) and preproNKB (E–H) immunoreactivities were visualized using the

silver–gold-intensified Ni-DAB chromogen. The photomicrographs were

taken from the Inf of 59-year-old male (A,C) and 62-year-old male (E,G) and

66-year-old (B,D,F,H) female individuals. Both kisspeptin-IR (D) and

preproNKB-IR (H) cell bodies are larger in postmenopausal women

compared with aged men (C and G, respectively). Neuronal hypertrophy

reflects lack of estrogen negative feedback in postmenopausal women.

Kisspeptin neurons also show other robust sex differences in that the

number of KP-IR cell bodies and the density of kisspeptin-IR fibers are

much higher in aged women (B) compared with men (A). The number of

preproNKB-IR cell bodies is also higher in women (F) compared with men

(E), but the difference is less dramatic than in case of kisspeptin-IR cell

bodies. No obvious sexual dimorphism exists in the regional density of NKB

fibers (E–H). For quantitative comparisons, see Figures 2–4 . Scale

bar = 200 µm in (A,B,E,F) and 50 µm in (C,D,G,H).

EXPERIMENT 2. INCIDENCE OF KISSPEPTIN-IR AND PREPRONKB-IR

CELL BODIES IN THE Inf

Quantitative analysis of the labeled cell bodies (using the

maxi-mal number of labeled cell bodies per 0.25 mm² counting frame

for each male and female individual) revealed the following

differences

In males, preproNKB-IR cell bodies showed a significantly

higher incidence compared with kisspeptin-IR cell bodies

(P = 0.0005). PreproNKB-IR neurons outnumbered

kisspeptin-IR neurons by 120% (Figures 1A,E and 3).

In females, the mean incidence of preproNKB-IR cell

bod-ies was only 23% higher than that of kisspeptin-IR perikarya.

This subtle difference was not statistically significant (P = 0.28;

Figures 1B,F and 3).

FIGURE 2 | Size of kisspeptin-IR and preproNKB-IR perikarya in the Inf

of aged men and women. The mean surface area covered by the silver–

gold-intensified Ni-DAB chromogen was used as an index of perikaryon

size. The area of immunolabeled cell bodies differs between aged men and

women in case of both peptides. The difference likely reflects a robust

neuronal hypertrophy in postmenopausal females.

P < 0.05.

FIGURE 3 | Regional abundances of kisspeptin-IR and preproNKB-IR

neuronal perikarya in the Inf of aged men and women. The maximal

number of immunoreactive cell bodies per 0.25 mm

counting frame (1–6

per subject) was determined with the aid of an ocular frame and used as

the index of regional neuron density. The abundance of kisspeptin neurons

determined this way is much higher in aged women compared with aged

men, whereas the number of NKB cell bodies is only slightly (but

significantly) higher in females. Note also that men, unlike women, contain

2.2-times as many preproNKB-IR as kisspeptin-IR cell bodies.

P < 0.05.

Kisspeptin-IR cell bodies showed a 170% higher mean density

(incidence of cell bodies per 0.25 mm² counting frame) in females

compared with males. This robust sex difference was statistically

significant (P = 0.002; Figures 1A,B and 3).

PreproNKB-IR cell bodies showed a 51% higher mean

inci-dence in females vs. males. This numerical sex difference was much

less conspicuous than for kisspeptin-IR cell bodies, but statistically

significant (P = 0.006; Figures 1E,F and 3).

EXPERIMENT 3. REGIONAL DENSITY OF KISSPEPTIN-IR AND

PREPRONKB-IR FIBERS

The Inf of aged men exhibited a few kisspeptin-IR fibers only, in

contrast with dense fiber networks in the Inf of postmenopausal

women (Figures 1A–D). PreproNKB-IR axons did not seem to

Figure 14 : Distribution topographique des corps cellulaires de neurones à kisspeptine dans l'hypothalamus humain. Des diagrammes schématiques de sections coronales ont été générés à partir de sections représentatives

de l'hémi hypothalamus humain. Les points verts correspondent à la distribution des corps cellulaires aux différents niveaux rostro-caudaux (a – f). Les données anatomiques sont combinées d'individus masculins et féminins d'âges variable. Sur le plan rostral (a), un groupe important de neurones Kp faiblement colorés apparaît dans le noyau hypothalamique périventriculaire ventral (Vpe) et dans la subdivision parvocellulaire antérieure du noyau paraventriculaire (PaAP). Derrière ce niveau (b), les neurones à Kp s’accumulent dans la partie magnocellulaire du noyau hypothalamique paraventriculaire (PaMc). Ces deux groupes de cellules sont les plus nombreux chez les jeunes femmes. Les neurones à Kp sont les plus nombreux dans l'infra-caudal et s'étendent dans la partie proximale de l'InfS (e). Les neurones à Kp de cette région sont plus nombreux dans les échantillons de femmes ménopausées.

3V = troisième ventricule cérébral; Ac = commissure antérieure; BST = noyau du lit de la stria terminale; DHA = zone hypothalamique dorsale; DMH = noyau hypothalamique dorsomédial; Fx = fomix; HDB = branche horizontale de la bande diagonale de Broca; LHA = zone hypothalamique latérale; LSV = noyau septal ventrolatéral; Ltu = noyau tubulaire latéral; Mfb = faisceau médial du cerveau antérieur; MMC = partie magnocellulaire du noyau mammaire; Opt = tractus optique; OX = chiasma optique; Pa = noyau hypothalamique para-ventriculaire; Sch = noyau suprachiasmatique; SO = noyau supra-optique; VMH = noyau hypothalamique ventromédial. Barre d'échelle = 2,5 mm. Selon (Hrabovszky 2014).

which is common to all forms of mouse KP [27] and is 90% identical to the corresponding human sequence (YNWNSFGLRF). Although the single amino acid sub-stitution at the C-terminal KP sequence of the human re-sults in a relatively low cross-reactivity (1%) of the #566 rabbit antiserum with the human KP-10 peptide in radio-immunoassay [27] , this antibody was still suitable for im-munohistochemical detection of human KP with the highly sensitive ABC technique and

silver-gold-intensi-fied nickel-diaminobenzidine chromogen [10] . A second polyclonal antiserum (GQ2; a gift from Dr. S.R. Bloom; London, UK) we used was raised in sheep specifically against the full-length KP-54 sequence of humans. This antiserum reacts with human KP-54, KP-14, and KP-10 and shows virtually no cross-reactivity (<0.01%) with other related human RF amide peptides, including pro-lactin-releasing peptide, neuropeptide FF, neuropeptide AF, and RF amide-related peptides (RFRP1, RFRP2, and

a b c

d e f

Fig. 1. Topographic distribution of KP-IR cell bodies in the hu-man hypothalamus. Schematic diagrams of coronal sections were generated with CorelDRAW from representative Nissl-stained sections of human hemihypothalami. Green dots correspond to the distribution of KP-IR cell bodies at the different rostro-caudal

levels ( a–f ). Anatomical information is combined from male and

female individuals of various ages. Most rostrally ( a ), a prominent

group of faintly stained KP neurons occurs in the ventral periven-tricular hypothalamic nucleus (Vpe) and in the anterior parvocel-lular subdivision of the paraventricular nucleus (PaAP). Behind

this level ( b ), labeled somata are accumulated in the

magnocellu-lar part of the paraventricumagnocellu-lar hypothalamic nucleus (PaMc). These two cell groups are most numerous in young female indi-viduals and appear to be analogous, at least anatomically, to KP neurons in the RP3V in rodents [24] . KP neurons are most

nu-merous in the caudal Inf ( e ). This cell group is likely to correspond

to KP neurons of the ARC in laboratory animals and extends into the proximal portion of the InfS. KP neurons in this region are most numerous in samples from postmenopausal women [62] . A third population of relatively darkly labeled KP neurons is scat-tered in the periventricular region through the rostro-caudal ex-tent of the human hypothalamus. 3V = Third cerebral ventricle; Ac = anterior commissure; BST = bed nucleus of the stria termi-nalis; DHA = dorsal hypothalamic area; DMH = dorsomedial hy-pothalamic nucleus; Fx = fomix; HDB = horizontal limb of the diagonal band of Broca; LHA = lateral hypothalamic area; LSV = ventrolateral septal nucleus; Ltu = lateral tuberal nucleus; Mfb = medial forebrain bundle; MMC = magnocellular part of the mam-millary nucleus; Opt = optic tract; OX = optic chiasm; Pa = para-ventricular hypothalamic nucleus; Sch = suprachiasmatic nucle-us; SO = supraoptic nuclenucle-us; VMH = ventromedial hypothalamic nucleus. Scale bar = 2.5 mm.