Molecular clues in the regulation of mini‐puberty involve neuronal DNA binding transcription factor NHLH2

Abstract

Gonadotropin releasing hormone agonist (GnRHa) treatment following surgery to correct cryptorchidism restores mini-puberty via endocrinological and transcriptional effects and prevents adult infertility in most cases. Several genes are important for central hypogonadotropic hypogonadism in mammals, including many that are transcribed in both the brain and testis. However, the expression of these genes in prepubertal gonads has not been studied systematically, and little is known about the effect of hormone therapy on their testicular and neuronal expression levels. In this review, we interpret histological sections, data on hormone levels, and RNA profiling data from adult normal testes compared to pre-pubertal low infertility risk (LIR) and high infertility risk (HIR) patients randomly treated with surgery in combination with GnRHa or only surgery. We organize 31 target genes relevant for idiopathic hypogonadotropic hypogonadism and cryptorchidism into five classes depending on their expression levels in HIR versus LIR samples and their response to GnRHa treatment. Nescient-helix-loop-helix 2 ( NHLH2) was the only gene showing a decreased mRNA level in HIR patients and an increase after GnRHa treatment. This phenomenon may reflect a broader effect of hormone treatment on gene expression in both testicular and central nervous system tissues, which could explain why the hypothalamus-pituitary-testicular axis is permanently restored by the administration of GnRHa.

Résumé

Le traitement par l’agoniste de l’hormone de libération des gonadotrophines (GnRHa) suite à une intervention chirurgicale pour cryptorchidie rétablit la mini-puberté par des effets endocrinologiques et transcriptionnels et prévient l’infertilité adulte dans la plupart des cas. Plusieurs gènes jouent un rôle important dans l’hypogonadisme hypogonadotrope central chez les mammifères, dont certains sont transcrits à la fois dans le cerveau et les testicules. Cependant, l’expression de ces gènes dans les gonades prépubères n’a pas été étudiée systématiquement et l’effet de l’hormonothérapie sur leurs niveaux d’expression testiculaire et neuronale n’est pas connu. Dans cette revue, nous interprétons des coupes histologiques, des données sur les taux d’hormones et des données de profilage d’ARN provenant de testicules normaux adultes et des patients prépubères à faible risque d’infertilité (LIR) et à haut risque d’infertilité (HIR) traités par chirurgie en association avec la GnRHa ou seulement la chirurgie dans le cadre d’une étude randomisée. Nous organisons 31 gènes cibles pertinents pour l’hypogonadisme hypogonadotrope idiopathique et la cryptorchidie en cinq classes en fonction de leurs niveaux d’expression dans les échantillons HIR et LIR et de leur réponse au traitement par GnRHa. Nescient-helix-loop-helix 2 (NHLH2) était l’unique gène dont le niveau d’ARNm diminue chez les patients HIR par rapport aux LIR et augmente suite au traitement par GnRHa. Ce phénomène pourrait être révélateur d’un effet généralisé du traitement hormonal sur l’expression des gènes dans les tissus testiculaires et du système nerveux central. Cela pourrait expliquer pourquoi l’axe hypothalamo-hypophyso-gonadique est définitivement rétablie par l’administration de la GnRHa.