Development and characterization of a mouse model to determine the impact of low dietary folate on spermatogenesis, fertility and histone methylation

• Main Author: Saint-Phar, Shawna
• Other Authors: Sarah Kimmins (Internal/Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2009
• Subjects: Health Sciences - Toxicology
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=32416

Folate is a critical determinant in male reproductive health. During spermatogenesis, there are massive alterations to the epigenome associated with tightly regulated gene transcription and chromatin reorganization including a tightly regulated pattern of histone H3 methylation. In vitro experiments were conducted to determine whether folate depletion could alter global histone H3 methylation at lysine 4 and 9 in cultured spermatogonia-like GC-1 cells. Folate depleted media did not alter global levels of histone H3 methylation at lysine 4 and 9 in spermatogonia-like GC-1 cell. In vivo experiments were used to determine the extent to which folate deficiency, from early embryonic development to adulthood, impacts histone methylation and male reproductive health in a mouse model. C57BL/6 females were fed either a folate-sufficient diet or a folate-deficient diet two weeks prior to breeding and through pregnancy and lactation. Male offspring received the same diet as their mother until sacrifice. Testes and epididymides were collected at postnatal day 6 to 18, and at 6 and 13-14 weeks of age. At 8 weeks of age, male pups were assessed in fertility trials. Folate deficiency severely compromised male reproductive health. Folate deficient males had reduced epididymis weight and defects in spermatogenesis. Abnormalities included the presence of multinucleated cells, sloughing of germ cells, and a slight increase in germ cell apoptosis. Alterations in key fertility parameters included an increase in sperm morphological defects and consequently decreased pregnancy rate and litter size. Remarkably, gene activating histone H3 tri-methylation at lysine 4 was significantly reduced i === Le folate joue un rôle déterminant au niveau de la santé reproductrice de l'homme. Au cours de la spermatogenèse, il y a d'importantes modifications à l'épigénome liées à la transcription de gènes et à la réorganisation de la chromatine, incluant une régulation essentielle de la méthylation de l'histone H3. Des expériences in vitro furent effectuées afin de déterminer si une réduction de la concentration de folate dans le milieu de culture pourrait altérer la methylation globale de l'histone H3 aux lysines 4 et 9 de cellules cultivées spermatogonia-like GC-1. La réduction de folate n'a pas affecté la méthylation globale de l'histone H3 aux lysines 4 et 9 de cellules spermatogonia-like GC-1. Des expériences in vivo, chez un modèle murin, furent réalisées afin de déterminer les répercussions d'une déficience en folate, du développement embryonnaire précoce jusqu'à l'âge adulte, sur la méthylation de l'histone et la santé reproductrice de l'homme. La santé reproductrice masculine fut sévèrement compromise par une déficience en folate. Les males déficients en folate démontrèrent une réduction du poids des épididymes et une augmentation des anomalies spermatogéniques incluant des cellules multinuclées, la desquamation de cellules germinales et une légère augmentation de cellules germinales apoptotiques. Les principaux paramètres de fertilité ont démontré une diminution du nombre de spermatozoïde morphologiquement normal et par conséquent une réduction du taux de grossesse et de la taille des portées. Remarquablement, la tri-méthylation de l'histone H3 à la lysine 4, associée à l'activation de l'expression des gènes, a été f