Letteratura scientifica selezionata sul tema "Variants génétiques humains"

Résumé Les médicaments psychoactifs sont de plus en plus utilisés pour traiter les enfants et les adolescents ayant des troubles de santé mentale, mais la variabilité des réponses individuelles fait ressortir l’importance d’une médecine personnalisée. Les tests pharmacogénétiques sont un volet important d’un tel type de médecine. Le nombre d’entreprises de tests pharmacogénétiques commerciaux qui font la promotion de tests de ce genre et promettent un traitement efficace et individualisé des troubles de santé mentale se multiplie depuis quelques années. Les preuves scientifiques en appui à l’utilisation de la pharmacogénétique sont limitées, particulièrement dans les populations pédiatriques. Le présent point de pratique souligne les étapes qui orientent le recours à ces tests pour la prise de médicaments psychoactifs en milieu clinique et présente des ressources de soutien importantes. Il existe des directives cliniques sur les variants des pharmacogènes qui encodent les enzymes de métabolisation du cytochrome P450 (p. ex., CYP2C19, CYP2D6, CYP2C9), lesquels sont l’un des déterminants des concentrations pharmacologiques dans le sang et peuvent appuyer à la fois le choix du médicament et la stratégie posologique de certains antipsychotiques, antidépresseurs et antiépileptiques. Les effets indésirables de certains médicaments antiépileptiques (p. ex., la carbamazépine et la phénytoïne) sont associés à certains types d’antigènes d’histocompatibilité humaine et à des variants de l’ADN polymérase gamma (POLG; acide valproïque). Les données probantes sont limitées à l’égard des variants génétiques des protéines qui ciblent les médicaments, et c’est pourquoi il est difficile de déterminer quels patients présenteraient une réponse altérée au traitement à une concentration sanguine thérapeutique.

Dossier "PhénoFinlait : Phénotypage et génotypage pour la compréhension et la maîtrise de la composition fine du lait Avant-propos Le lait est un produit animal complexe à l’origine de multiples valorisations en alimentation humaine : laits de consommation incluant les laits infantiles, fromages, beurres, crèmes, yaourts, desserts et boissons lactées, ingrédient dans une grande diversité de pâtisseries et de plats cuisinés, etc. Il s’agit donc d’un pilier de l’alimentation humaine y compris à l’âge adulte et ce depuis des milliers d’années. Toutefois, les demandes des consommateurs et de la société ont évolué rapidement ces dernières années et les exigences en matière de qualité des produits se sont complexifiées (Le Bihan-Duval et al 2014). Tout d’abord du point de vue du consommateur, en particulier occidental, l’alimentation doit désormais répondre à une diversité d’attentes. A la demande en « quantité » d’après-guerre, se sont en particulier ajoutées des exigences sanitaires, des exigences organoleptiques, de traçabilité du produit, des exigences nutritionnelles, et après une période « nutrition - santé » (Cniel 2011), une exigence croissante de « naturalité ». De plus, du point de vue du citoyen, la qualité intègre l’environnement, le bien-être animal, les conditions de production. Une partie des consommateurs a d’ailleurs évolué vers une stratégie d’achat « responsable » (Cniel 2011). Simultanément, le lait, bien que bénéficiant d’une image traditionnellement et majoritairement favorable à plusieurs titres, est confronté ces dernières années à des remises en causes parfois virulentes (allergies, intolérances, rejet des matières grasses saturées et trans…) qui s’installent probablement durablement dans les rapports des consommateurs avec le lait (Cniel 2011). Malgré ce contexte exigeant et changeant, jusqu’à aujourd’hui, au-delà des quantités totales en matières grasses et protéiques, peu de dispositifs sont disponibles et mis en œuvre pour suivre, qualifier, voire piloter la composition fine du lait « en sortie de ferme ». Le lait a suivi, avec le développement du secteur laitier, un processus de standardisation conformément au principe du « lait apte à toute transformation », devenant une matière première à laquelle l’application de procédés de fabrication variés donne de la valeur. Ce constat est à moduler pour les filières AOP fromagères. La composition fine du lait, en particulier la variabilité des profils en acides gras et en protéines, n’est pas ou peu valorisée, ni au niveau de la production, ni au niveau de la transformation. Dans le contexte actuel, traiter le lait de manière indifférenciée peut être contre-productif, en particulier si l’on reconsidère la richesse intrinsèque de la matière première « lait » et le fait que la composition du produit final reflète largement la composition du lait d’origine (Lucas et al 2006). Le lait « en sortie de ferme » se situe à la charnière entre l’amont et l’aval des filières laitières et, à ce titre, est idéalement placé pour être une source importante de compétitivité et d’adaptabilité des filières laitières dans leur globalité. Le sujet de la composition fine du lait a bien entendu fait l’objet de travaux bien avant que le programme PhénoFinlait ne soit imaginé et mis en œuvre. Ainsi, les liens entre alimentation et profil en acides gras (Chilliard et al 2007, Couvreur et al 2007, Hurtaud et al 2007) ou encore les variants génétiques des lactoprotéines majeures (Grosclaude et al 1987, Grosclaude 1988) ont été étudiés généralement à partir de dispositifs expérimentaux. Ces connaissances ont servi de point de départ et d’assurance sur la faisabilité et l’intérêt d’engager un programme à grande échelle. L’ambition de PhénoFinlait était alors de transposer ces connaissances et hypothèses en élevages privés avec une grande diversité de systèmes d’alimentation et de coupler cela à une analyse conjointe du déterminisme génétique afin d’apporter aux éleveurs et à leurs filières des outils et des réponses globales. De nombreuses nouvelles références étaient bien évidemment à établir, mais l’un des enjeux majeurs portait et porte toujours sur les possibilités de transfert aux filières. Les développements à la fois de la spectrométrie dans l’infra-rouge et de la sélection génomique ont ouvert de nouvelles portes en matière d’accès à la composition fine du lait à coûts réduits et d’analyses de ses déterminants génétiques.Les travaux pionniers de la Faculté Universitaire des Sciences Agronomiques de Gembloux (Soyeurt et al 2006) ont ainsi ouvert la voie à l’estimation de nombreux composants fins du lait à partir d’une exploitation plus fine des données d’absorbance de la lumière dans le Moyen Infra-Rouge (MIR) principalement. Le principe est simple : la spectrométrie MIR, utilisée pour estimer les taux de matière grasse et protéique en routine dans les laboratoires d’analyse du lait, peut aussi être utilisée pour quantifier individuellement certains composants fins. Des modèles de prédiction sont développés à partir d’un jeu d’échantillons caractérisés à la fois à l’aide d’une méthode d’ancrage et par un spectre MIR. Ces modèles sont ensuite appliqués aux données spectrales telles que celles produites dans le cadre des analyses laitières habituelles de paiement du lait à la qualité et de contrôle laitier. Plusieurs dizaines d’acides gras et protéines peuvent ainsi être estimés avec une précision satisfaisante et à un coût additionnel modeste par rapport aux analyses déjà réalisées en routine. Parallèlement, les avancées dans le domaine de la génomique permettent d’analyser et d’exploiter plus rapidement et plus finement le déterminisme génétique des caractères. Là encore, le principe est relativement simple : deséquations d’estimation du potentiel génétique des animaux pour les différents caractères sont établies à partir d’une population de référence (animaux génotypés et caractérisés d’un point de vue phénotypique). Cette population peut être de taille beaucoup plus restreinte que celle nécessaire pour mettre en œuvre une évaluation génétique « classique ». Par ailleurs, les équations produites permettent de déterminer le potentiel génétique d’un animal sans pour autant qu’il dispose lui-même (ou ses descendants) de phénotype mesuré (Robert-Granié et al 2011). L’un des enjeux en sélection est alors de concevoir et de mettre en œuvre des programmes de caractérisation phénotypique de populations de référence, ce que l’on a appelé des programmes de « phénotypage » à plus ou moins grande échelle. Le programme PhénoFinlait est l’un des premiers grands programmes de phénotypage à haut débit (Hocquette et al 2011) avec ses caractéristiques : phénotypage fin sur la composition du lait, dans des systèmes d’élevage caractérisés, en particulier, par l’alimentation, préalable à un génotypage à haut débit des animaux suivis. Face à ces enjeux pour la filière laitière et ces nouvelles potentialités techniques et scientifiques, les filières laitières bovine, caprine et ovine, les acteurs de l’élevage (conseil en élevage et laboratoires d’analyse du lait) et de la génétique (entreprises de sélection et de mise en place d’insémination), les instituts de recherche et de développement (Inra, Institut de l’Elevage, Actalia) et APIS-GENE ont décidé de se constituer en consortium afin d’unifier leurs efforts et de partager leurs compétences et réseaux. Le consortium, avec le soutien financier d’APIS-GENE, de l’ANR, du Cniel, du Ministère de l’Agriculture (fond dédié CASDAR et Action Innovante), de France AgriMer, de France Génétique Elevage, du fond IBiSA et de l’Union Européenne, a initié début 2008 un programme pour :- analyser la composition fine du lait en acides gras et en protéines par des méthodes de routine et des méthodes d’ancrage ultra-résolutives (protéines) ;- appliquer ces méthodes à grande échelle sur une diversité de systèmes et de races représentatives de la diversité de la ferme France afin d’identifier des facteurs influençant la composition fine du lait ;- optimiser la valorisation des ressources alimentaires et génétiques par le conseil en élevage ;- initier une sélection génomique. Au-delà de ces objectifs, le programme PhénoFinlait a été envisagé comme un investissement majeur et collectif pour les filières laitières françaises afin de leur permettre de conserver ou de développer des avantages compétitifs par la possibilité de mieux valoriser la composition fine et demain ultrafine (grâce à des méthodes plus fines encore que la spectrométrie MIR) du lait. Les bases de données et d’échantillons ont ainsi vocation à être exploitées et ré-exploitées pendant plusieurs années au fur et à mesure des demandes des filières et de l’avancée des connaissances et des technologies d’analyse du lait. D’autres pays se mobilisent également sur cette problématique : Pays-Bas, Nouvelle-Zélande, Danemark et Suède, Italie, Belgique, etc. Ce dossier de la revue Inra Productions Animales fait état des principales productions issues à ce jour du programme PhénoFinlait. Il n’a pas vocation à couvrir exhaustivement les résultats produits. En particulier, nous ne présenterons pas systématiquement l’ensemble des résultats pour l’ensemble des espèces, races et composants. Néanmoins, nous nous sommes attachés à présenter à travers trois articles de synthèse et un article conclusif les principales avancées permises par ce programme à partir d’exemples pris dans les différentes filières. Gelé et al, débutent ce dossier par une présentation du programme dans ses différents volets, depuis la détermination des élevages et animaux à suivre jusqu’à la collecte et la conservation d’échantillons (de lait et de sang), en passant par l’enregistrement en routine des spectres MIR, des conditions d’alimentation, le prélèvement d’échantillons de sang puis, plus tard, le génotypage sur des puces pangénomiques. Cet article développe plus particulièrement la méthodologie mise en place pour déterminer la composition du lait en acides gras etprotéines à partir de spectres MIR. Enfin, il dresse un bilan des données collectées, permettant d’actualiser les références sur la caractérisation des troupeaux, des femelles laitières, des régimes alimentaires, et du profil des laits produits dans les trois filières laitières françaises. Legarto et al, présentent ensuite les résultats relatifs à l’influence des facteurs physiologiques (stade de lactation...), alimentaires (à travers des typologies de systèmes d’alimentation), raciaux et saisonniers, sur les profilsen acides gras. Ces résultats mettent en évidence de nombreuses sources de variation de la composition du lait qui pourront être exploitées à différentes échelles : animal, troupeau et bassin de collecte. Enfin, Boichard et al, présentent une synthèse de l’analyse du déterminisme génétique des acides gras d’une part et des protéines d’autre part. Cette synthèse aborde les estimations de paramètres génétiques tels que l’héritabilité et les corrélations génétiques entre caractères de composition fine entre eux, et avec les caractères de production. Ces résultats permettent en particulier de définir les potentialités de sélection ainsi que les liaisons génétiques à considérer. Ces analyses ont aussi permis de mesurer l’importance du choix de l’unité d’expression des teneurs (en pourcentage de la matière grasse ou protéique, ou en pourcentage dans le lait). Dans une dernière partie, cet article présente les analyses de détection de QTL avec une analyse des co-localisations entre races, entre composants et avec des gènes majeurs connus. RéférencesBoichard D., Govignon-Gion A., Larroque H., Maroteau C., Palhière I., Tosser-Klopp G., Rupp R., Sanchez M.P., Brochard M., 2014. Déterminisme génétique de la composition en acides gras et protéines du lait des ruminants. In : PhénoFinlait : Phénotypage et génotypage pour la compréhension et la maîtrise de la composition fine du lait. Brochard M., Boichard D., Brunschwig P., Peyraud J.L. (Eds). Dossier, INRA Prod. Anim., 27, 283-298. Chilliard Y., Glasser F., Ferlay A., Bernard L., Rouel J., Doreau M., 2007. Diet, rumen biohydrogenation, cow and goat milk fat nutritional quality: a review. Eur. J. Lipid Sci. Technol., 109, 828-855. Cniel, 2011. Lait, produits laitiers et société : France 2025 – Prospective collective. Note de synthèse sur les évolutions probables, juillet 2011. Couvreur S., Hurtaud C., Marnet P.G., Faverdin P., Peyraud J.L., 2007. Composition of milk fat from cows selected for milk fat globule size and offered either fresh pasture or a corn silage-based diet. J. Dairy Sci., 90, 392-403. Gelé M., Minery S., Astruc J.M., Brunschwig P., Ferrand M., Lagriffoul G., Larroque H., Legarto J., Martin P., Miranda G., Palhière I., Trossat P., Brochard M., 2014. Phénotypage et génotypage à grande échelle de la composition fine des laits dans les filières bovine, ovine et caprine. In : PhénoFinlait : Phénotypage et génotypage pour la compréhension et la maîtrise de la composition fine du lait. Brochard M., Boichard D., Brunschwig P., Peyraud J.L. (Eds). Dossier, INRA Prod. Anim., 27, 255-268. Grosclaude F., Mahé M.F., Brignon G., Di Stasio L., Jeunet R., 1987. A Mendelian polymorphism underlying quantitative variations of goat αS1-casein. Génét. Sel. Evol., 19, 399-412. Grosclaude F., 1988. Le polymorphisme génétique des principales lactoprotéines bovines. Relations avec la quantité, la composition et les aptitudes fromagères du lait. INRA Prod. Anim., 1, 5-17. Hocquette J.F., Capel C., David V., Guemene D., Bidanel J., Barbezant M., Gastinel P.L., Le Bail P.Y., Monget P., Mormede P., Peyraud J.L., Ponsart C., Guillou F., 2011. Les objectifs et les applications d’un réseau organisé de phénotypage pour les animaux d’élevage. Renc. Rech. Rum., 18, 327-334. Hurtaud C., Peyraud J.L., 2007. Effects of feeding camelina (seeds or meal) on milk fatty acid composition and butter spreadability. J. Dairy Sci., 90, 5134-5145. Le Bihan-Duval E., Talon R., Brochard M., Gautron J., Lefevre F., Larzul C., Baeza E., Hocquette J.F., 2014. Le phénotypage de la qualité des produits : enjeux de société, scientifiques et techniques. In : Phénotypage des animaux d’élevage. Phocas F. (Ed). Dossier, INRA Prod. Anim., 27, 223-234. Legarto L., Gelé M., Ferlay A., Hurtaud C., Lagriffoul G., Palhière I., Peyraud J.L., Rouillé B., Brunschwig P., 2014. Effets des conduites d’élevage sur la composition en acides gras du lait de vache, chèvre et brebis évaluéepar spectrométrie au moyen infrarouge. In : PhénoFinlait : Phénotypage et génotypage pour la compréhension et la maîtrise de la composition fine du lait. Brochard M., Boichard D., Brunschwig P., Peyraud J.L. (Eds).Dossier, INRA Prod. Anim., 27, 269-282. Lucas A., Rock E., Chamba J.F., Verdier-Metz I., Brachet P., Coulon J.B., 2006. Respective effects of milk composition and the cheese-making process on cheese compositional variability in components of nutritionalinterest. Lait, 86, 21-41. Robert-Granié C., Legarra A., Ducrocq V., 2011. Principes de base de la sélection génomique. In : Numéro spécial, Amélioration génétique. Mulsant P., Bodin L., Coudurier B., Deretz S., Le Roy P., Quillet E., Perez J.M. (Eds). INRA Prod. Anim., 24, 331-340. Soyeurt H., Dardenne P., Dehareng F., Lognay G., Veselko G., Marlier M., Bertozzi C., Mayeres P., Gengler N., 2006. Estimating fatty acid content in cow milk using mid-infrared spectrometry. J. Dairy Sci., 89, 3690-3695.

Les agents des encéphalopathies spongiformes transmissibles (ESST) sont responsables de maladies neurodégénératives fatales chez l’homme (maladie de Creutzfeldt-Jakob, insomnie fatale familiale, syndrome de Gerstmann-Straussler-Scheinker, Kuru) et chez les animaux (tremblante ovine et caprine, encéphalopathie spongiforme bovine, encéphalopathie spongiforme féline, encéphalopathie transmissible du vison, dépérissement chronique des cervidés. L’encéphalopathie spongiforme bovine (ESB) est une maladie nouvelle apparue en 1985 au Royaume-Uni, puis s’est propagée ensuite dans les autres pays européens et en particulier en France (premier cas identifié en 1990). La tremblante des ovins est en revanche connue depuis plus de deux siècles en Europe. Elle se distingue de l’ESB par sa contagiosité et la distribution de la protéine prion pathologique PrPsc dans les tissus périphériques. L’agent de l’ESB est transmissible des bovins à l’homme chez lequel il provoque une forme particulière (variant) de la maladie de Creutzfeldt-Jakob. En revanche, l’agent de la tremblante ovine semble sans danger pour l’homme. Jusqu’en 1992, date du premier rapport réalisé à la demande du ministre de la recherche, Hubert Curien, par une commission de 9 chercheurs présidée par Dominique Dormont, les recherches poursuivies en France sur les ESST étaient le fait d’un petit réseau informel qui a été à l’origine d’un premier programme de recherches piloté par l’INSERM. L’annonce faite le 20 mars 1996 par les autorités du Royaume-Uni que 10 britanniques venaient de succomber à une variante de la maladie de Creutzfeldt-Jakob liée à l’ESB, entraîne une crise de confiance sans précédent des consommateurs. Interpellée, la communauté scientifique incluant l’INRA est alors brutalement placée devant un ensemble de questions nouvelles qui l’oblige à recentrer sa stratégie en termes d’expertise collective. La mise en place à cette occasion, du comité interministériel d’experts sur les ESST animé par Dominique Dormont (et auquel 8 chercheurs INRA participaient) a été un facteur très important dans la mobilisation de la communauté scientifique française et en particulier de l’INRA (voir à ce sujet l’analyse critique du fonctionnement de ce comité interministériel faite par Jacqueline Estades et Elisabeth Rémy dans l’ouvrage « l’expertise en pratique : les risques liés à la vache folle et aux rayonnements ionisants », 249 pages, L’Harmattan éditeur, Novembre 2003). Depuis 1993, les chercheurs INRA du département de génétique animale réfléchissaient aux conditions de développement de projets de recherche nouveaux sur les maladies à prions et en particulier sur la tremblante ovine qui sévissait de façon spectaculaire dans un troupeau ovin expérimental (domaine INRA de Langlade). Les chercheurs concernés de ce département ont eu un rôle moteur dans la mobilisation ultérieure des autres départements. En effet, à partir de l’automne 1996, des chercheurs INRA appartenant à 6 départements de recherche différents (génétique animale, santé animale, physiologie animale, transformation des produits animaux, hydrobiologie et faune sauvage, économie et sociologie rurale) ont décidé de s’engager dans des projets de recherche centrés sur les maladies à prions. Cet intense effort de mobilisation s’est accompli essentiellement par mobilité thématique (et non pas à la faveur de recrutements nouveaux), ce qui a représenté pour chacun des chercheurs engagés un effort personnel de remise en cause l’obligeant à repartir de zéro dans un domaine totalement nouveau, en abandonnant des recherches où chacun avait acquis un positionnement national et international. Cette mobilisation collective importante a été favorisée par trois facteurs différents : - l’exceptionnelle demande sociétale résultant d’une crise de confiance sans précédent touchant à la fois le consommateur et le citoyen, - l’ensemble des nombreuses questions nouvelles posées par la problématique « prions » qui a profondément excité la curiosité et l’intérêt des chercheurs de disciplines différentes, - et, enfin, la mise en place rapide de nouveaux moyens financiers, à la faveur d’une série d’appels d’offres successifs (INRA en interne, interministériels, GIS Prions, Union Européenne) qui ont exercé un effet incitatif puissant. Dans ce contexte nouveau, les objectifs prioritaires de l‘INRA ont été les suivants : - tout d’abord, créer les conditions optimales pour la mise au point des différents outils indispensables au développement des recherches sur les ESST : . les souris transgéniques pour les infections expérimentales,. les lignées de cultures cellulaires pour la propagation in vitro du prion,. les anticorps monoclonaux anti protéine prion (PrP),. les techniques immunocytohistochimiques pour identifier la protéine prion pathogène PrPsc dans les tissus infectés,. les méthodes de génotypage à grande échelle du gène PrP chez les ovins,. les approches épidémiologiques adaptées,. et surtout toute la logistique appropriée pour la manipulation des prions en toute sécurité au laboratoire et dans les animaleries (souris et gros animaux). - parallèlement, organiser des instances nouvelles pour la coordination (comité d’action incitative programmée, bureau permanent des recherches ESST) et l’animation scientifique interdisciplinaire (séminaires réguliers) de façon à assurer les meilleures conditions pour favoriser les échanges entre les équipes et la cohérence des projets entre eux. - et, enfin, mettre en place des moyens nouveaux en termes de ressources humaines (redéploiements, recrutements). Plus d’une vingtaine d’équipes INRA se sont engagées depuis 1996. A partir des nouveaux outils mis à disposition des différentes équipes, les recherches se développent et les résultats obtenus ont été présentés et discutés lors des séminaires organisés en 1998, 2000 et 2003. Ces résultats ont été valorisés par un nombre important de publications et ont été concrétisés au niveau des applications par la mise au point de tests rapides de diagnostic des ESST (contribution au test Biorad pour l’ESB, convention avec l’Institut Pourquier pour la tremblante ovine) ainsi que par un plan ambitieux de contrôle génétique et d’éradication de la tremblante dans les troupeaux ovins français. Dans le domaine de la biosécurité du retraitement des farines animales, un brevet a été pris en mars 2004. A l’issue du dernier séminaire, la direction scientifique Animal et Produits Animaux a décidé de valoriser l’ensemble des résultats obtenus et des connaissances en découlant, par la réalisation de ce numéro hors-série. L’objectif était de présenter au plus grand nombre l’ensemble des avancées scientifiques et des axes de recherche actuels sur les prions, menés dans les différentes disciplines. Ce numéro hors-série de la revue « Productions Animales » comprend 7 chapitres structurés autour des questions nouvelles que les chercheurs se sont attachés à résoudre : les animaux modèles, la caractérisation des souches et la nature de l’agent, la protéine prion cellulaire, la pathogénie des ESST, la variabilité de la résistance aux ESST et enfin l’épidémiologie et la lutte contre les ESST. En outre à la fin du numéro, figurent des annexes présentant successivement : la liste des publications scientifiques réalisées à partir des résultats obtenus, la liste des séminaires scientifiques organisés en interne, et enfin la liste des 18 projets scientifiques européens dans le domaine des ESST, impliquant des équipes INRA comme coordinateur ou comme partenaire, illustrant ainsi leur positionnement international.

Depuis 2022, le monde fait face à une épidémie pseudo-variolique qu’on pensait jusqu’alors circonscrite à l’Afrique. Sa dissémination dans les populations humaines au-delà de ce continent a fait réémerger des images cauchemardesques du passé. La Mpox est une zoonose virale identifiée dans les années soixante-dix, principalement causée par deux clades du genre Orthopoxvirus, dont la biologie et l’épidémiologie sont encore mal connues, comme en témoigne l’épidémie actuelle. Malgré un génome d’ADN double brin, en principe gage de bonne stabilité génétique, celui des Poxvirus peut faire l’objet de délétions ou d’insertions de segments d’ADN, engendrant ainsi de nombreux variants viraux ; les gènes absolument indispensables à leur réplication, dont le nombre représente moins de la moitié du total, ont quant à eux une séquence très conservée. Ces propriétés sont peut-être en lien avec une réplication cytoplasmique exclusive, caractéristique de ces virus, et/ou la rapidité fulgurante de leur cycle infectieux, quelques heures au plus. Concernant les deux vagues de l’épidémie de Mpox en cours, la voie sexuelle joue encore un rôle de premier plan dans leur transmission interhumaine. La dissémination du virus s’étant accompagnée de dérives génétiques notables, à la longue des variants « humanisés » risquent de s’implanter dans les populations urbaines. Les particularités biologiques de certains Orthopoxvirus pléiotropiques, comme les virus de la Mpox, sont aussi une source éventuelle d’adaptation à d’autres espèces, notamment parmi les rongeurs.

L'apprentissage fédéré (FL) est une technique d'apprentissage automatique qui permet à plusieurs détenteurs de données d'entraîner un modèle de manière collaborative, sans partager les données brutes. Cette approche est particulièrement pertinente dans le domaine de la génétique, où les données sont souvent réparties entre plusieurs institutions, et où des contraintes réglementaires, telles que le Règlement Général sur la Protection des Données, limitent la centralisation des données. En plus d'améliorer la confidentialité et la sécurité des données, FL permet l'entraînement de modèles plus robustes en accédant à des ensembles de données plus vastes et plus diversifiés. FL a été proposé pour la première fois en 2016 comme approche pour entraîner des modèles d'apprentissage automatique sur une fédération d'appareils mobiles, coordonnée par un serveur central. Dans leur mise en œuvre, le serveur définissait un modèle global, et transmettait ses paramètres à un sous-ensemble de clients. Les clients optimisaient ensuite le modèle reçu, en effectuant une descente de gradient stochastique sur leurs données locales, puis renvoyaient les mises à jour locales au serveur. Le serveur créait un nouveau modèle global en agrégeant les mises à jour locales par moyenne pondérée. Ce processus était répété soit pendant un nombre prédéfini de tours, soit jusqu'à la convergence du modèle. FL a également été adapté aux environnements cross-silo, où les clients (généralement entre 2 et 50) sont des organisations telles que des hôpitaux et des instituts de recherche. L'objectif de cette thèse est d'étudier l'efficacité de FL cross-silo pour l'évaluation clinique des variantes génétiques humains. À cet effet, nous avons utilisé la base de données publique ClinVar pour simuler des collaborations multi-institutionnelles réalistes dans l'évaluation des variantes nucléotidiques simples, codantes et non codantes, ainsi que des variations du nombre de copies. Concrètement, nous avons évalué la performance de plusieurs modèles d'apprentissage automatique supervisé, entraînés de manière fédérée entre plusieurs institutions, pour classifier les variantes génétiques comme pathogènes ou non pathogènes. Nous avons ensuite comparé ces performances à celles de modèles centralisés et celles de modèles locaux propres à chaque institution. Pour ce qui est de la comparaison avec les performances de modèles centralisés, les performances de FL étaient équivalentes ou supérieures. Pour ce qui est de la comparaison avec les performances de modèles locaux, les performances de FL étaient dans la grande majorité des cas supérieures. Ces résultats démontrent les avantages à utiliser l'apprentissage fédéré dans la collaboration entre les institutions. Dans nos expériences, nous avons évalué plusieurs stratégies d'agrégation de FL, notamment FedProx, FedAdagrad, FedAdam et FedYogi, qui font référence aux méthodes utilisées par le serveur pour combiner les mises à jour locales en un nouveau modèle global. Nos résultats ont montré que FedProx offrait généralement les meilleures performances. De plus, nous avons analysé la dégradation des performances du modèle de FL et de son modèle centralisé équivalent lorsqu'une institution décidait de ne pas participer à l'entraînement collaboratif. Nous avons constaté que, dans la plupart des cas, le modèle de FL se montrait plus résilient que les approches centralisées, démontrant sa capacité à se généraliser de manière adéquate à des ensembles de données non vus, même avec des ensembles d'entraînement plus réduits. À notre connaissance, cette thèse présente la première étude simulée de FL pour la classification de la pathogénicité des variantes génétiques. Avec nos conclusions, nous espérons encourager l'adoption de FL pour établir des collaborations multi-institutionnelles sécurisées dans l'interprétation des variantes humains
Federated learning (FL) is a machine learning (ML) technique that enables multiple data holders to collaboratively train a model, without raw data sharing. This approach is particularly relevant in the field of genomics, where data is often distributed across institutions, and regulatory constraints, such as General Data Protection Regulation (GDPR) and Health Insurance Portability and Accountability Act (HIPAA), restrict data centralization. In addition to improving privacy and data security, FL allows the training of more robust ML models, by leveraging access to a larger and more diverse dataset. FL was first proposed by Google researchers in 2017 as an approach for training ML models on a federation of mobile devices coordinated by a central server. In this setup, the mobile devices contained data that was either sensitive or large in size with respect to the ML model. In their implementation, the server defined a global ML model and communicated the parameters to a subset of clients. The clients then optimized the received model by performing Stochastic Gradient Descent on local data, and sent back the local updates to the server. The server derived a new global model by aggregating the local updates through weighted averaging. This process was repeated for a predefined number of rounds or until the model converged. FL has also been adapted to cross-silo settings, where clients (typically 2-50) are organizations, such as hospitals and research institutions. The objective of this thesis is to study the effectiveness of cross-silo FL for the clinical assessment of human genetic variants. To that extent, we leveraged the public-available database ClinVar for simulating realistic multi-institutional collaborations in the assessment of coding Single Nucleotide Variants (SNVs), non-coding SNVs, and copy number variants (CNVs). Concretely, we evaluated the performance of a diverse set of supervised ML models, trained in a FL manner across multiple institutions, in classifying genetic variants into pathogenic or non-pathogenic, and compared it to the centralized and individual- institution (local) model counterparts. Our results showed that FL generally achieved competitive or superior performance than the centralized model, and systematically outperformed the local models, highlighting the advantages of collaboration. In the experiments we benchmarked several FL aggregation strategies, including FedProx, FedAdagrad, FedAdam, and FedYogi, which refer to the methods used by the server to combine local updates into a new global model. Our results showed that FedProx generally provided the best performance. Furthermore, we analyzed the performance degradation of both FL and its centralized model counterpart when one institution decided not to participate in the collaborative training. We found that FL was more resilient than centralized approaches in most cases, demonstrating that FL can generalize adequately to unseen datasets with smaller training sets. To the best of our knowledge, this thesis presents the first simulated FL study for the pathogenicity classification of genetic variants. With our findings, we expect to incentive the adoption of FL for establishing secure multi-institutional collaborations in human variant interpretation

Les études d’association sur génome entier ont permis d’identifier de nombreux facteurs de risque génétiques impliqués dans des maladies complexes. Il apparaît cependant que les variants fréquents n’expliquent qu’une faible partie de l’héritabilité des maladies. Une partie non négligeable serait due à la présence de variants rares avec des effets génétiques plus forts. Tester l’association de ces variants est problématique du fait de leur faible fréquence dans la population générale. De nombreuses méthodes statistiques ont été développées avec la stratégie commune d’agréger l’information pour un groupe de variants. Cette thèse a pour objectif de comparer les principales stratégies à l’aide de simulations de différents scénarios génétiques et de l’application à de vraies données de séquençage. Nous avons aussi développé un test, appelé DoEstRare, comparant les distributions des positions des variants rares entre les cas et les témoins, afin de détecter des regroupements de variants dans des régions locales. Enfin, il a été montré qu’une structure de population est un facteur de confusion pour l’interprétation des résultats d’analyse de variants rares. Avec le recrutement de témoins pour les analyses, avec des projets tels que French Exome et VACARME, il est alors nécessaire de comprendre l’impact d’une structure à fine échelle géographique (e.g. échelle de la France) pour les différentes stratégies statistiques. La seconde partie de cette thèse consiste à évaluer cet impact au moyen de simulations de données génétiques pour des structures géographiques locales
Genome-wide association studies have identified many common risk alleles for a wide variety of complex diseases. However these common variants explain a very small part of the heritability. A hypothesis is the presence of rare genetic variants with stronger effects. Testing the association of those rare variants is challenging due to their low frequency in populations. Many statistical methods have been developed with the strategy to aggregate the information for a group a rare variants. This thesis aims to compare the main strategies through simulating under various genetic scenarios and the application to real sequencing data. We also developed a statistical test, called DoEstRare, which can detect clustered disease-risk variants in local genetic regions, by comparing the position distributions between cases and controls. Moreover, it has been shown that population stratification represents a confounding factor in the analysis interpretations for rare variants. With the recruitment of controls, in the context of projects such as French Exome and VACARME, it is necessary to assess the impact of a very fine geographical structure (France) for different statistical strategies. The second part of this thesis consists in estimating this impact by simulating fine-scale population structures

La Polyarthrite Rhumatoïde (PR) est une maladie auto-immune inflammatoire complexe qui touche près de 0,3% de la population française. A ce jour, malgré l'identification d'un facteur génétique majeur (HLA-DRB1), et d'une centaine de facteurs de susceptibilité d'effet faible à modéré (majoritairement identifiés par des études d'associations pangénomiques - GWAS), on ne peut expliquer au plus que 50% de la composante génétique de la maladie. Les GWAS se focalisant sur les variants fréquents (fréquence de l'allèle mineure (MAF) ≥ 1%) et considérant l'effet de ces variants comme indépendants, nous avons cherché dans ces travaux à identifier de nouveaux facteurs génétiques de la PR via l'analyse de variants rares (variants d'un seul nucléotide (SNVs) ou petites insertions et délétions (InDels)) pour lesquels peu d'études sont référencées dans la littérature. Nous avons ensuite étudié les interactions gène/gène (GxG) dans des voies biologiques enrichies par les variants rares identifiés.Pour cela, nous avons travaillé sur deux jeux de données obtenus par séquençage d'exomes. Dans le premier échantillon (data1), nous avons cherché à évaluer la contribution des variants rares dans 1080 gènes candidats séquencés chez 240 cas et 240 témoins français. Dans le second échantillon (data2), notre objectif était d'identifier de nouveaux facteurs génétiques par l'analyse de variants rares chez 30 individus (dont 19 atteints) appartenant à 9 familles françaises à cas multiples de PR. Nous avons mis en place un workflow afin de réaliser toutes les étapes de traitement des séquences obtenues jusqu'à l'identification des variants (alignement des lectures sur la séquence de référence du génome humain GRCh37, nettoyage de l'alignement, identification des variants (SNV et Indels) et filtre qualité des variants identifiés).Avec data1, nous avons répliqué l'association entre la PR et le gène BTNL2 (p-value = 3,0E-6) et identifié trois nouveaux gènes à risque (p-value ≤ 4,0E-3), impliqués dans la différentiation et l'activation des cellules du système immunitaire, en combinant les multiples variants de fréquences faibles à modérées identifiés dans ces gènes (analyses d'association de type burden). Dans data2, nous avons effectué une étude d'association-liaison, par laquelle nous avons identifié 3 gènes - SUSD5, MNS1 et SMYD5 - présentant une agrégation de variants (rares et fréquents) associée à la PR (p-value < 0,04 après 10E6 permutations), et un gène nommé SUPT20H dont le signal d'association était porté par un seul variant rare à pénétrance complète dans une famille et sans phénocopie. Nous avons aussi mis en évidence, via une étude d'enrichissement, une agrégation de variants rares dans plusieurs voies biologiques dont l'adhésion focale. Dans cette voie, nous avons identifié 9 interactions candidates pour lesquelles plusieurs combinaisons génotypiques semblent conférer un risque supplémentaire de développer la PR (p-value ≤ 5,0E-5)
Rheumatoid arthritis (RA) is a complex inflammatory autoimmune disease affecting about 0.3% of French population. Today, despite the identification of a major genetic factor (HLA-DRB1), and more than one hundred susceptibility factors with low to moderate effect (mainly identified by Genome-Wide association studies - GWAS), we cannot explain more than 50% of RA genetic component. Knowing that GWAS only study frequent variants (minor allele frequency (MAF) ≥ 1%) and consider that all of them are independent, we tried to identify new RA genetic factors by focusing on rare variants (single nucleotide variants (SNVs) or small insertions and deletions (InDels)) for which, to date, only few studies has been conducted. In addition, we studied gene/gene interactions (GxG) in biological pathways enriched for rare susceptible variants.To this end, we worked on two datasets obtained by exome sequencing. With the first dataset (data1), we wanted to evaluate the contribution of rare variants to RA risk into 1080 candidate genes sequenced in 240 cases et 240 controls from French population. With the second dataset (data2), our aim was to identify new genetic factors by focusing on rare variants selected from 30 individuals (including 19 affected) belonging to 9 French multiplex families. We set up in the laboratory a workflow to process the produced sequences up to the identification of variants (read alignment on human reference genome GRCh37, alignment refinement, variant identification (SNV et Indels) and quality filters).In data1, we replicated the association between RA and BTNL2 gene (p-value = 3,0E-6) and identified 3 new RA risk genes (p-value ≤ 4,0E-3), involved in the differentiation and activation of immune system cells, by combining rare to low frequency variants (burden association analysis). In data2, with a linkage – association study, we identified 3 genes - SUSD5, MNS1 and SMYD5 – presenting an aggregation of rare and frequent variants associated with RA (p-value < 0.04 with 10E6 permutations), and another gene SUPT20H in which we identified one rare variant with complete penetrance in one of the family and without phenocopy. Finally, we identified, by enrichment analysis, several biological pathways presenting an aggregation of rare variants. In one of them (focal adhesion), we extracted 9 candidate GxG interactions for which multiple genotype combinations seem to increase RA risk (p-value ≤ 5,0E-5)

L'expression des gènes est le résultat de nombreuses interactions. De la régulation de la transcription par les promoters et les enhancers à de nombreuses formes de régulations post-transcriptionelles, chaque région régulatrice étant soumise à des pressions sélectives différentes. Dans ce contexte, l’étude de l’évolution des différentes régions régulatrices au sein des populations humaines, ainsi que l’évaluation de leurs contributions respectives à la variabilité de l’expression génique sont essentielles à la compréhension de la variabilité phénotypique humaine. Ce manuscrit se propose donc d’étudier la contribution de la variabilité génétique à la régulation de l’expression génique sous deux angles différents. Je me suis penché sur les conséquences de l'introgression néandertalienne sur la diversité au sein des régions régulatrices dans les populations eurasiennes. Pour cela, j’ai déterminé non seulement quelles sont les régions régulatrices dont la diversité provient de l'introgression néandertalienne de manière disproportionnée, mais j’ai également d'identifié si la source du probable évènement de sélection associé. Je me suis aussi intéressé plus précisément au fonctionnement d'un type de régulation particulier, la régulation par les miARN. En utilisant les résultats de séquençage des petits ARN dans les monocytes, immuno-stimulés ou non, de 100 individus d'ascendance européenne et 100 individus d'ascendance africaine, j'ai pu étudier à la fois la diversité de l'expression des miARN au sein de ces individus, mais également comment ceux-ci participent à la régulation de l'expression des gènes dans un contexte immunitaire
Gene expression is the result of numerous interactions, from transcription regulation by promoters and enhancers, to several forms of post-transcriptionnal regulation. But each regulatory region is under different selective constraint. In this context, the study of the evolution of regulatory regions in human populations and their relative contribution to the variability of gene expression are vital to the understanding of the human phenotypic diversity. This thesis studies the contribution of the genetic diversity to gene regulation following to different path of investigations. I investigated the consequences of the Neanderthal introgression on diversity of regulatory regions in Eurasians populations. I identified which are the regulatory regions that which diversity is unexpectedly influenced by Neanderthal introgressed mutations, and also identified the sources of the associated selection event. I also focused on the specific case of the regulation by miRNA. Using small RNA sequencing in monocytes, either resting or immune-stimulated, of 100 individual of European ancestry and 100 individuals of African ancestry. I studied the diversity of miRNA expression within this cohort, but also how miRNA participate to the regulation of genes in an immune context

Le syndrome de Joubert (JBTS) est une maladie neurodéveloppementale rare, caractérisée par un retard de développement, des troubles moteurs et un retard mental, avec une malformation du cerveau appelée "signe de la dent molaire" visible à l'IRM. Le cervelet est l'organe principalement affecté dans cette maladie autosomique récessive, qui est génétiquement et cliniquement hétérogène, impliquant plus de 40 gènes causaux, codant pour des protéines liées aux cils. Les cils, sont des organites sensoriels essentiels au développement et à l'homéostasie. Cependant, les mécanismes reliant le dysfonctionnement des cils aux défauts neurodéveloppementaux du JBTS restent largement inconnus.Le premier objectif de ma thèse était de modéliser le JBTS et d'étudier l'impact du dysfonctionnement des gènes ciliaires sur le développement cérébelleux humain en utilisant des organoïdes. J'ai utilisé trois lignées hiPSC portant des mutations dans le gène RPGRIP1L, codant pour une protéine cruciale pour la formation de cils fonctionnels. Une lignée était dérivée d'un patient JBTS sévère, tandis que les deux autres étaient des RPGRIP1L-KO générées par CRISPR-Cas9. En améliorant un protocole publié (Silva et al., 2020), j'ai généré des organoïdes cérébelleux contrôles isogéniques qui expriment les marqueurs des principaux types cellulaires du cervelet : les progéniteurs des granules et les cellules de Purkinje.Ce modèle a révélé des défauts sévères et précoces dans les organoïdes dérivés du patient JBTS et des cellules RPGRIP1L-KO. J'ai montré que RPGRIP1L est différentiellement requis pour la formation des cils dans les progéniteurs non polarisés, mais pas dans les progéniteurs apicaux polarisés. De plus, les organoïdes RPGRIP1L-KO et JBTS étaient plus grands avec une organisation différente ainsi qu'une expansion des progéniteurs apicaux précoces par rapport aux témoins WT. Des analyses transcriptomiques à différents stades de différenciation des organoïdes ont identifié la signalisation FGF comme la voie la plus perturbée, l'expression de nombreux ligands FGF et de leurs cibles étant fortement augmentée dans les organoïdes JBTS et RPGRIP1L-KO entre les jours 14 et 21. La transcription des facteurs SOX et HES, essentiels au maintien d'un état de progéniteur neuronal, était aussi accrue tandis que les gènes neurogéniques et les gènes de maturation neuronale étaient moins exprimés aux stades tardifs (jour 28-35). Les marqueurs de la spécification et de la différenciation des cellules de Purkinje étaient également réduits dans les conditions de perte de fonction de RPGRIP1L. Le rétablissement d'une signalisation FGF normale dans les organoïdes RPGRIP1L-KO, via un inhibiteur chimique, restaure la neurogenèse et la taille des organoïdes.Ce travail a donc mis en évidence, pour la première fois dans un modèle humain de JBTS, une hyperactivation précoce de la signalisation FGF conduisant à un retard de maturation neuronale, pouvant expliquer certaines caractéristiques neurologiques observées chez les patients.Le deuxième objectif de ma thèse était d'établir un modèle pour évaluer la pathogénicité des variants génétiques associés au JBTS. En utilisant une lignée de poisson zèbre mutante pour le gène rpgrip1l, présentant des phénotypes embryonnaires pénétrants, j'ai démontré que l'injection de l'ARN WT RPGRIP1L humain dans des œufs mutants conduit à la localisation correcte de la protéine humaine à la zone de transition ciliaire et au sauvetage des phénotypes embryonnaires, contrairement à l'injection d'ARN codant des variants pathogéniques. Ces résultats ont validé les tests de sauvetage chez le poisson zèbre en tant qu'outil pour déterminer la pathogénicité de nombreux variants humains classés comme "variants de signification inconnue" (VUS)
Joubert syndrome (JBTS) is a rare neurodevelopmental disease characterized by developmental delay, motor disability, and mental retardation, with patients exhibiting a distinctive mid-hindbrain malformation known as the "molar tooth sign" on brain MRI. The cerebellum is primarily affected in this autosomal recessive disorder, which is genetically and clinically diverse, involving over 40 causal genes encoding cilia-related proteins. Cilia are sensory organelles present on most cell types, essential for development and homeostasis, but the mechanisms linking cilia dysfunction to JBTS neurodevelopmental defects remain largely unknown.The first aim of my thesis was to model JBTS and investigate the impact of ciliary gene dysfunction on human cerebellar development using an organoid-based approach. I used three hiPSC lines with mutations in the JBTS causal gene RPGRIP1L, encoding a scaffold protein crucial for building functional cilia. One line was derived from a severe JBTS patient, while the other two were RPGRIP1L KOs generated via CRISPR-Cas9. By implementing a published protocol (Silva et al., 2020), I generated WT organoids that recapitulated the early cerebellar development, with a mid-hindbrain boundary signature at day 7, and a further maturation towards Granule Cell Progenitor and Purkinje Cell identities.This model revealed severe, early defects shared by JBTS patient and RPGRIP1L-KO organoids. I showed that RPGRIP1L is differentially required for cilia formation in neural organoids, with its loss causing significant ciliary defects in non-polarized progenitors, but not in polarized apical progenitors. RPGRIP1L KO and JBTS patient-derived organoids were larger and differently organized, with an expansion of early apical progenitors compared to WT controls. Bulk RNAseq analyses at various stages along the differentiation protocol identified FGF signaling as the most disrupted pathway, with many FGF ligands and downstream targets significantly upregulated in RPGRIP1L-KO and JBTS patient-derived organoids from day 14 to 21. Associated with prolonged and higher FGF signaling, neural progenitor markers (SOX and HES transcription factors) were upregulated, while neurogenic genes were strongly downregulated. Gene ontology analysis at later stages (day 21-35) corroborates these findings showing impaired neuronal differentiation, axon development and synapses formation in JBTS patient and RPGRIP1L KO organoids. Notably, markers of Purkinje Cell specification and differentiation were also downregulated in both RPGRIP1L-deficient conditions. Restoring normal FGF signaling in RPGRIP1L-KO organoids using drug treatment rescued neurogenesis and organoid size. One underlying cause of FGF hyperactivation might be the reduction by half of the GLI3 repressor amount in RPGRIP1L deficient organoids.This work highlighted, for the first time in a JBTS human model, early FGF signaling deregulation that may account for some neurological features observed in patients.The second aim of my thesis was to establish a model to assess gene variant pathogenicity and better understand genotype-phenotype correlations in JBTS. Using a zebrafish rpgrip1l mutant line with penetrant embryonic phenotypes, I demonstrated that after injecting human RPGRIP1L WT RNA into mutant eggs, the protein correctly localized at the zebrafish ciliary transition zone and rescued the mutant phenotype. Further, injecting RNA encoding various known JBTS variants showed a good correlation between variant pathogenicity and its ability to restore a normal phenotype in the zebrafish assays. These results validated zebrafish rescue assays as a valuable tool for determining the pathogenicity of numerous human variants currently classified as "variants of unknown significance" (VUS)

L'objectif de mon travail fut de valider et d'optimiser la spectrométrie de masse de type MALDI-TOF pour l'identification et la classification d'un ensemble de bactéries pathogènes ou opportunistes chez l'homme, en enrichissant une base de données et en testant la robustesse de la méthode, afin d'obtenir une méthode rapide fixe et fiable d'acquisition de résultats. Les différents résultats obtenus ont permis la validation de la technique comme outil d'identification bactérienne fiable en routine. Elle permet désormais de caractériser les mélanges de deux bactéries voir même la différentiation d'espèces très proches comme les Shigella spp et E. coli. Nous avons montré que la technique sera encore améliorée par un outil supplémentaire de comparaison des souches pour une veille épidémiologique "en temps réel", sans investissement supplémentaire, en permettant plusieurs types d'économie. Elle apporte un gain réel dans la prise en charge du patient et le choix éclairé des antibiotiques testés pour l'antibiogramme. La technique peut aussi constituer un outil alternatif de sérotypage.

Le virus de l'immunodeficience humaine (hiv), agent etiologique du sida, est caracterise par une variabilite de sequence elevee. Bien que les lymphocytes t cd4#+ soient les principales cellules cibles du virus, les monocytes/macrophages sont egalement infectables et pourraient disseminer le virus dans l'organisme. Par ailleurs, des variants hiv-1 monocytotropes, n'induisant pas de syncytia in vitro (non-si), sont presents a tous les stades de l'infection, ce qui suggere un role dans la persistance virale. Nous avons compare la presence de hiv-1 dans les lymphocytes t, les monocytes et le plasma non cultives de 21 sujets infectes, en utilisant la technique d'amplification genique (pcr) avec quatre couples d'amorces differents. L'adn proviral a ete detecte dans 62% des echantillons monocytaires, principalement avec une seule paire d'amorces a l'inverse de ce qui a ete obtenu dans les lymphocytes t et les plasmas correspondants. Des experiences de semi-quantification ont revele le plus souvent une faible frequence de monocytes infectes. Une detection positive dans cette population cellulaire a ete correlee a un taux de cellules cd4#+<500/l chez le patients. Les variants hiv-1 vehicules par les lymphocytes t, les monocytes et le plasma, d'un sujet en stade sida, ont ete sequences dans la region v3 de l'enveloppe virale qui se trouve fortement impliquee dans la determination des proprietes biologiques du virus. Deux types de sequences ont ete identifiees dans les monocytes (43% des clones), mais non dans les lymphocytes t, et presentaient les determinants genetiques associes au phenotype si. L'emergence preferentielle de tels variants a ete observee apres culture in vitro du plasma, bien qu'en minorite dans ce compartiment sanguin in vivo. L'analyse biologique de l'isolat viral a confirme son monocytotropisme associe a un phenotype si, suggerant qu'aux stades tardifs de l'infection les monocytes circulants pourraient constituer un reservoir de variants hiv-1 aux proprietes cytopathiques

L'actine est une protéine qui s'assemble en réseaux dynamiques essentiels à de nombreux processus physiologiques. Des mutations ponctuelles dans les gènes codant pour l'actine cytoplasmique humaine causent des maladies rares appelées Actinopathies Non Musculaires (ANM). Les ANM provoquent un large éventail de symptômes allant de légers à graves. À ce jour, aucune corrélation définitive entre le génotype des ANM et le phénotype observé n'a été établie. De plus, les mécanismes fonctionnels de ces variants restent vagues. Pour combler cette lacune, nous avons utilisé Caenorhabditis elegans pour évaluer les conséquences de neuf variants d'actine identifiés chez l'Homme que nous avons reproduits dans un gène codant pour l'actine de C. elegans. Nous avons observé une diversité de perturbations variant-spécifiques à différentes échelles. La gravité des variants Humains correspond bien à celle des variants reproduits chez C. elegans, et laisse entrevoir leurs mécanismes physiopathologiques
Actin is a protein that self-assembles into dynamic networks essential for physiological processes. Punctual mutations in the human cytoplasmic actin coding genes ACTB and ACTG1 lead to disorders termed Non-Muscle Actinopathies (NMA). NMAs cause a broad spectrum of symptoms ranging from mild to severe. To date, a definitive genotype-to-phenotype correlation within the NMA field has yet to emerge, and the functional mechanisms underlying symptoms in patients remain elusive. To fill this gap, we used Caenorhabditis elegans. Using various techniques, we assessed the multiscale consequences of nine actin variants identified in NMA patients that we reproduced in a C. elegans’ actin coding gene. We observed a diversity of variant-specific perturbations at different scales. Overall, the severity of Human variants correlates well with that of C. elegans variants and hints at their pathophysiological mechanisms

La tuberculose, causée par Mycobacterium tuberculosis, connaît actuellement une résurgence inquiétante, et l’OMS estime à plus de 10 millions le nombre de nouveaux cas cliniques en 2015 avec environ 1,8 millions de décès dus à la maladie. Environ un tiers de la population mondiale est exposée à M.tuberculosis, et après exposition, la plupart des individus sont infectés par la mycobactérie. La grande majorité (~90%) des individus infectés ne présentera jamais de symptomatologie clinique. Parmi les 10% qui développent la maladie, environ la moitié le fera dans les deux années suivant l’infection, ce qui est en général considéré comme une forme primaire de tuberculose. Les autres patients présenteront leur maladie à distance de l’infection primaire (parfois plusieurs dizaines d’années plus tard) ; il s’agit des formes pulmonaires classiques de l’adulte. Chez l’homme, le rôle de certains facteurs génétiques a été maintenant démontré dans le développement d’une tuberculose active, à la fois la tuberculose pulmonaire de l’adulte et les formes plus disséminées de l’enfant, et aussi dans le contrôle de l’infection tuberculeuse. Cependant, la plus grande part de ces facteurs génétiques reste à identifier. Le premier objectif de ma thèse était d'identifier les facteurs génétiques de l'hôte modulant les phénotypes immunologiques de production d'Interféron gamma in vitro (IGRA) après exposition à M. tuberculosis dans un échantillon de 590 individus ayant été en contact avec un cas avéré de tuberculose dans le Val de Marne, en région parisienne. Puis, dans un second temps, de voir si les facteurs trouvés pouvaient être répliquées dans un échantillon familial d'Afrique du Sud, zone de très forte endémie tuberculeuse. Pour cela, j'ai tout d'abord réalisé des analyses de liaison génétique à l'échelle du génome entier sur plusieurs phénotypes quantitatifs d'IGRA. Celles-ci ont permis de mettre en évidence 2 loci majeurs (p < 10-4) répliqués en Afrique du Sud et liés à la production d'interféron gamma induite pour l’un par le bacille du BCG, et pour l’autre, par la part spécifique de l'antigène ESAT6 de M. tuberculosis (absent de la plupart des mycobactéries environnementales et du BCG), indépendamment de la capacité intrinsèque de réponse aux mycobactéries. La seconde étape a consisté en la réalisation d'une étude d'association sur les régions de liaison ainsi identifiées. Un variant associé au phénotype spécifique de l’ESAT6 (p < 10-5) a ainsi été trouvé, variant contribuant de manière significative au pic de liaison précédemment découvert (p<0.001) et ayant été rapporté comme modulant l’expression du gène ZXDC. Le second objectif de la thèse concernait l’identification de variants génétiques rares sous-jacents à la déclaration d’une tuberculose pulmonaire chez les individus infectés par le bacille. A cette fin, j’ai comparé les exomes de 120 patients tuberculeux à ceux de 136 individus infectés par le bacille mais non malades, tous originaires du Maroc. Cette étude m’a permis d’identifier le gène BTNL2, en bordure de la région HLA, dans lequel près de 10% des patients comportaient un variant rare perte de fonction contrairement aux contrôles qui n’en présentaient aucun
Tuberculosis remains a major public health concern, with approximately 10.4 million new cases and 1.8 million deaths due to the disease in 2015 according to WHO. While an estimated one third of the world population is estimated to be infected with Mycobacterium tuberculosis, only about 10% of infected individuals go on to develop a clinical disease. Among them, half will declare the disease in the 2 years following infection, which is generally considered as primary tuberculosis. The other patients will develop the disease more distant in time of primary infection, sometimes several tens of years latter; these are classical pulmonary forms in adults. In humans, the role of genetic factors have been demonstrated in the development of active tuberculosis, in pulmonary forms as in disseminated forms in childhood, et also in the control of M.tuberculosis infection. Nevertheless, most of these genetic factors remain to identify. The first aim of my PhD was to identify genetic factors controlling in vitro interferon-gamma production phenotypes (IGRA) after exposure to M.tuberculosis in a sample of 590 subjects who were in contact with a proven tuberculous patient in Val-de-Marne, Paris suburbs, and in a second time, to try to replicate the findings in a south African familial sample where the tuberculosis is highly endemic. For this purpose, I first performed genome-wide genetic linkage analysis for several quantitative IGRA phenotypes. They led to identify 2 major loci (p<10-4) replicated in South-Africa and linked to the interferon-gamma production induced by live BCG for the first one, and for the second one, by the specific part of the ESAT6 antigen of M.tuberculosis (absent from most of environmental mycobacteria and from BCG), independently of intrinsic ability to respond to mycobacteria. The second step was an association study in the identified linkage regions. A variant associated to the specific ESAT6 phenotype was found (p<10-5), which was significantly contributing to the linkage peak (p<0.001) and previously reported as eQTL of ZXDC gene. The second objective of my PhD was the identification of rare genetic variants underlying the development of pulmonary tuberculosis in infected individuals. To this end, I compared exome data from 120 tuberculous patients and 136 infected individuals without any clinical symptoms. All of them were from Morocco. This study resulted in the lighting of BTNL2 gene, very closed to the HLA region, in which around 10% of patients had a rare loss of function variant whereas the controls didn’t have any

La FSH est une hormone qui joue un rôle central dans la fonction de reproduction. De ce fait, elle est utilisée en assistance médicale à la procréation (AMP) afin de recruter un pool de follicules et de l’amener jusqu'à l'ovulation. La FSH agit sur un récepteur spécifique (RFSH) qui active des voies de signalisation par l'intermédiaire des protéines G et des β-arrestines. L'étude in vitro d’un mutant et de variants du RFSH décrits chez l’homme nous a permis de mettre en évidence différents mécanismes conduisant à des biais de signalisation de ce récepteur. Ces altérations génétiques, en modifiant l'équilibre qui existe entre les différentes voies de signalisation activées par le RFSH, conduisent à des manifestations cliniques. En parallèle, nous avons mené une étude clinique sur le polymorphisme N680S du RFSH, qui nous a permis de confirmer et de prolonger les résultats de la littérature tout en corrélant les résultats obtenus in vitro à la signalisation des récepteurs N680 et S680. L’ensemble de nos résultats ouvre des perspectives pour le développement de nouvelles stratégies en AMP
FSH is a hormone which is centrally involved in reproduction. For this reason, FSH is extensively used in in vitro fertilization (IVF) to recruit and lead a pool of follicle to ovulation. FSH acts on its cognate receptor (FSHR) which activates signaling pathways through the canonical G-protein pathways as well as through β-arrestin-dependent transduction mechanisms. In vitro studies of a mutant and of variants of the FSHR identified in patients allowed us to highlight different mechanisms leading to bias in the signaling pathways triggered by this receptor. These genetic alterations, by modifying the equilibrium that exists between the different signaling pathways activated by the FSHR, lead to clinical consequences. In parallel, we have carried out a clinical study centered on the N680S polymorphism of the FSHR. Our results confirm and extend previous studies from the literature while correlating the results we obtained in vitro with the functional consequences of the N680S polymorphism of the FSHR. Together, our results open new avenues for developing new strategies in IVF