La polyarthrite rhumatoïde, le rhumatisme inflammatoire chronique le plus fréquent, est une maladie multifactorielle faisant intervenir des facteurs génétiques et environnementaux. Depuis 1978, l’implication du gène HLA-DRB1 est connue, puis en 2005 celle du gène PTPN22, impliqués dans plusieurs autres maladies auto-immunes. Ces deux gènes n’expliquent qu’une partie de la composante génétique de la PR. Ces deux dernières années ont connu une augmentation considérable du nombre des gènes associés à la PR grâce aux études pangénomiques mais les résultats des études publiées sont souvent controversés. Les objectifs de ma thèse sont donc 1) l’étude, par une approche familiale dans la population française en particulier et européenne en général, des nouvelles hypothèses d’association de nouveaux gènes émanant de ces études pangénomiques; 2) la recherche d’autres facteurs génétiques de prédisposition à la PR à l’aide d’une stratégie fondée sur le reséquençage systématique de régions d’intérêts et de gènes candidats. Mon travail de thèse a ciblé, dans un premier temps, les facteurs génétiques fortement suggérés : STAT4, TRAF1/C5, 6q23/TNFAIP3, REL et BLK. D’autres loci ont été aussi étudiés dans le cadre d’une grande étude européenne cas-témoins, tels que : AFF3, KIF5A, CD40, IL2/IL21, CTLA4, CD226, CCL21, CD226, PRKCQ, IL2RA et IL2RB. Parallèlement, l’étude de 20 gènes candidats ainsi que du locus PADI a été entreprise par reséquençage. Ces travaux ont permis d’apporter la confirmation définitive par linkage de la région 6q23/TNFAIP3 comme nouveau facteur génétique de la PR. Un premier argument de liaison a été obtenu pour le gène STAT4, ainsi qu’une suggestion de liaison pour les gènes REL et BLK. Par ailleurs, une réplication de l’association avec le gène AFF3 a été obtenue par la grande étude cas-contrôle européenne. Enfin, le reséquençage a permis de découvrir de nouveaux variants alléliques, qui sont utilisés pour rechercher de nouveaux facteurs de la PR. En conclusion, mon travail a contribué à l’identification de facteurs génétiques de la PR, qui conduira à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans la pathogenèse de cette maladie, jusqu’à permettre le développement de nouvelles thérapeutiques visant à guérir définitivement la PR. / Rheumatoid arthritis (RA), the most frequent inflammatory chronic joint disease, is a multifactorial disease, caused by genetic and environmental etiological factors. Since 1978, the involvement in RA susceptibility of the gene HLA-DRB1 is known, as well as that of the PTPN22 gene in 2005, also implicated in several other autoimmune diseases. These two genes explain only part of RA genetic component. During the last two years, thanks to genome wide association studies, (GWAS) the number of genes associated with RA has increased dramatically, but the results of published studies are often controversial. The objectives of my thesis were 1) to investigate, using a family-based approach, the hypotheses of new genes from GWAS studies, in the French population in particular and the European population in general, and 2) to search for new genetic factors predisposing to RA using a strategy based on systematic re-sequencing of candidate gene’s regions of interest. My thesis work has been focused, initially, on the genetic factors strongly suggested: STAT4, TRAF1/C5, 6q23/TNFAIP3, REL and BLK. Other loci were also investigated as part of a large European cases-controls study, such as AFF3, KIF5A, CD40, IL2/IL21, CTLA4, CD226, CCL21, CD226, PRKCQ, IL2RA and IL2RB. At the same time, the re-sequencing study of 20 candidate genes, as well as the PADI locus has been undertaken. This work brought the definitive confirmation through the linkage proof of the 6q23/TNFAIP3 region as a new RA factor. A first linkage evidence was obtained for the STAT4 genes, and a linkage suggestion for the REL and BLK genes. Besides, a replication of the RA association with the AFF3 gene was obtained by the large European cases-controls study. Re-sequencing of candidate genes led to the identification of new alleles to be investigated in the search for new RA factors. In conclusion, my work contributed to the identification of RA genetic factors, which will enable a better understanding of the molecular mechanisms involved in the pathogenesis of this disease, leading to the development of new therapeutic targets for a definitive treatment of RA.

La dyslexie est le plus fréquent des troubles neurodéveloppementaux de l’enfant. A ce jour, 9 loci de susceptibilité ont été identifiés parmi lesquels DYX 9 en Xq27. Nous avons réalisé la première étude de liaison française suivie de l’analyse de gènes candidats sur l’ensemble du génome de 58 sujets issus de 12 familles multiplex pour la dyslexie, en utilisant un phénotype catégoriel. Des résultats significatifs sont apparus pour la région Xq27.3, au sein de DYX9. Le Lod score multipoint maximal obtenu était 3.884 entre rs12558359 et rs454992. Dans cette région, les séquences codantes de 7 gènes candidats ayant un rôle dans le développement cérébral (CXORF1, CXORF51, SLITRK2, FMR1, FMR2, ASFMR1, FMR1NB), ont été étudiées à la recherche de mutations. Nous avons également étudié les séquences 5’ non codantes des gènes FMR1 et FMR2. Aucune mutation n’a été retrouvée. Ces résultats de liaison de la région Xq27.3, au locus XFRA, dans une population française confirment la région DYX9 comme région d’intérêt dans la dyslexie de développement. / Dyslexia is a frequent neurodevelopmental learning disorder. To date, 9 susceptibility loci have been determined among which DYX9 located in Xq27. We performed the first French SNP linkage study followed by candidate gene investigation in dyslexia by studying 12 multiplex families (58 subjects) with at least two children affected, according to categorical restrictive criteria for phenotype definition. Significant results emerged on Xq27.3 within DYX9. The maximum multipoint LOD score reached 3,884 between rs12558359 and rs454992. Within this region, 7 candidate genes were investigated for mutations in exonic sequences (CXORF1, CXORF51, SLITRK2, FMR1, FMR2, ASFMR1, FMR1NB), all having a role during brain development. We further looked for 5’UTR trinucleotide repeats in FMR1 and FMR2 genes. No mutation or polymorphism co-segregating with dyslexia was found. This finding in French families with Dyslexia showed significant linkage on Xq27.3 enclosing FRAXA, and consequently confirmed the DYX9 region as a robust susceptibility locus. We reduced the previously described interval from 6.8 Mb (DXS1227- DXS8091) to 4Mb also disclosing a higher Lod score.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Nous présentons ici la description clinique et génétique d’un syndrome neurocutané unique. Le laboratoire du Dr Cossette a entrepris la caractérisation clinique et génétique d'une famille canadienne-française qui a été identifiée par les Drs Giroux et Barbeau en 1972 et qui comprend plus de 100 personnes sur six générations. Les membres atteints de cette famille présentent des lésions typiques d'érythrokératodermie (EK) (OMIM 133190, EKV1 et EKV2), associées à une ataxie spinocérébelleuse pure. Dans cette famille, l'ataxie est caractérisée par des troubles de la coordination et de la démarche causés par une dégénérescence du cervelet et de la moelle épinière. Cette ataxie est transmise selon un mode autosomique dominant. Une étude antérieure de cette variante d'EK avec ataxie avait suggéré une liaison sur le chromosome 1p34-p35, soit la même région que les formes EKV de type 1 et 2, causées respectivement par des mutations dans les gènes connexin-31 (GJB3; OMIM 603324) et connexin-30.3 (GJB4; OMIM 605425). Cependant, aucune mutation n'a été retrouvée dans ces gènes pour la famille canadienne-française. Nous avons récemment recontacté la famille et effectué des examens détaillés, incluant une imagerie par résonance magnétique (IRM) et un électromyogramme (EMG). Les manifestations neurologiques des individus atteints sont compatibles avec une nouvelle forme d’ataxie cérébelleuse pure à transmission autosomique dominante (ADCA de type III dans la classification de Harding) que nous avons appelée SCA34. Une cartographie complète du génome nous a permis de localiser le gène SCA34 sur le chromosome 6p12.3-q16.2. Également, en collaboration avec les Drs Alexis Brice (Hôpital Pitié-La Salpêtrière, Paris) et Alfredo Brusco (Hôpital San Giovanni Battista di Torino, Italie), nous avons confirmé que trois autres familles européennes avec SCA inexpliquée étaient également liées au locus SCA34. Notre laboratoire a récemment entrepris la recherche des mutations responsables de SCA34. Les résultats de ce criblage de gènes candidats sont présentés dans le chapitre 3 de cette thèse. / We present here the clinical and genetic description of a unique neuro-cutaneous syndrome. Dr. Cossette’s laboratory began the clinical and genetic characterization of a French-Canadian family who was identified by Drs. Giroux and Barbeau in 1972 and includes more than 100 people over six generations. The affected members of this family have typical lesions of erythrokeratodermia (EK) (OMIM 133190, and EKV1 EKV2), associated with pure spinocerebellar ataxia. In this family, the clinical phenotype is characterized by gait ataxia caused by degeneration of the cerebellum and spinal cord and the pattern of inheritance is compatible with an autosomal dominant trait. In a previous study of this variant of ataxia with EK, putative linkage was found on chromosome 1p34-p35, the same chromosomal region of EKV1 and EKV2 that are respectively caused by mutations in the connexin-31 gene (GJB3, OMIM 603324) and connexin -30.3 (GJB4, OMIM 605425). However, no mutations have been found in these latter genes for the French-Canadian family. We recently contacted the family and carried out detailed examinations, including a magnetic resonance imaging (MRI) and electromyography (EMG). Neurological manifestations of affected individuals are consistent with a new form of pure autosomal dominant cerebellar ataxia, (ADCA type III in the classification of Harding) that we named SCA34. A whole genome scan allowed us to map the gene on chromosome 6p12.3-q16.2. Interestingly, in collaboration with Dr. Alexis Brice (Hôpital Pitié-La Salpêtrière, Paris), and Alfredo Brusco (San Giovanni Battista Hospital, Turin, Italy), we found that three additional European families with unexplained SCA were also linked to the SCA34 locus. Our laboratory has recently begun the search for mutations causing SCA34. The results of this screening of candidate genes are presented in Chapter 3 of this thesis.

Nous présentons ici la description clinique et génétique d’un syndrome neurocutané unique. Le laboratoire du Dr Cossette a entrepris la caractérisation clinique et génétique d'une famille canadienne-française qui a été identifiée par les Drs Giroux et Barbeau en 1972 et qui comprend plus de 100 personnes sur six générations. Les membres atteints de cette famille présentent des lésions typiques d'érythrokératodermie (EK) (OMIM 133190, EKV1 et EKV2), associées à une ataxie spinocérébelleuse pure. Dans cette famille, l'ataxie est caractérisée par des troubles de la coordination et de la démarche causés par une dégénérescence du cervelet et de la moelle épinière. Cette ataxie est transmise selon un mode autosomique dominant. Une étude antérieure de cette variante d'EK avec ataxie avait suggéré une liaison sur le chromosome 1p34-p35, soit la même région que les formes EKV de type 1 et 2, causées respectivement par des mutations dans les gènes connexin-31 (GJB3; OMIM 603324) et connexin-30.3 (GJB4; OMIM 605425). Cependant, aucune mutation n'a été retrouvée dans ces gènes pour la famille canadienne-française. Nous avons récemment recontacté la famille et effectué des examens détaillés, incluant une imagerie par résonance magnétique (IRM) et un électromyogramme (EMG). Les manifestations neurologiques des individus atteints sont compatibles avec une nouvelle forme d’ataxie cérébelleuse pure à transmission autosomique dominante (ADCA de type III dans la classification de Harding) que nous avons appelée SCA34. Une cartographie complète du génome nous a permis de localiser le gène SCA34 sur le chromosome 6p12.3-q16.2. Également, en collaboration avec les Drs Alexis Brice (Hôpital Pitié-La Salpêtrière, Paris) et Alfredo Brusco (Hôpital San Giovanni Battista di Torino, Italie), nous avons confirmé que trois autres familles européennes avec SCA inexpliquée étaient également liées au locus SCA34. Notre laboratoire a récemment entrepris la recherche des mutations responsables de SCA34. Les résultats de ce criblage de gènes candidats sont présentés dans le chapitre 3 de cette thèse. / We present here the clinical and genetic description of a unique neuro-cutaneous syndrome. Dr. Cossette’s laboratory began the clinical and genetic characterization of a French-Canadian family who was identified by Drs. Giroux and Barbeau in 1972 and includes more than 100 people over six generations. The affected members of this family have typical lesions of erythrokeratodermia (EK) (OMIM 133190, and EKV1 EKV2), associated with pure spinocerebellar ataxia. In this family, the clinical phenotype is characterized by gait ataxia caused by degeneration of the cerebellum and spinal cord and the pattern of inheritance is compatible with an autosomal dominant trait. In a previous study of this variant of ataxia with EK, putative linkage was found on chromosome 1p34-p35, the same chromosomal region of EKV1 and EKV2 that are respectively caused by mutations in the connexin-31 gene (GJB3, OMIM 603324) and connexin -30.3 (GJB4, OMIM 605425). However, no mutations have been found in these latter genes for the French-Canadian family. We recently contacted the family and carried out detailed examinations, including a magnetic resonance imaging (MRI) and electromyography (EMG). Neurological manifestations of affected individuals are consistent with a new form of pure autosomal dominant cerebellar ataxia, (ADCA type III in the classification of Harding) that we named SCA34. A whole genome scan allowed us to map the gene on chromosome 6p12.3-q16.2. Interestingly, in collaboration with Dr. Alexis Brice (Hôpital Pitié-La Salpêtrière, Paris), and Alfredo Brusco (San Giovanni Battista Hospital, Turin, Italy), we found that three additional European families with unexplained SCA were also linked to the SCA34 locus. Our laboratory has recently begun the search for mutations causing SCA34. The results of this screening of candidate genes are presented in Chapter 3 of this thesis.

La spondyloarthrite (SpA) est un rhumatisme inflammatoire chronique fréquent et invalidant. Plus d’une vingtaine de locus de susceptibilité à la maladie ont été identifiés à ce jour, dont HLA-B27 situé dans le complexe majeur d’histocompatibilité (CMH). L’objectif de ce travail était d’identifier de nouveaux facteurs génétiques de susceptibilité à la SpA grâce à une double approche d’études familiales et de génomique fonctionnelle. Dans la première partie, nous avons génotypé des familles multiplex de SpA. L’analyse de liaison non paramétrique a révélé la présence, en plus du CMH, d’un nouveau locus significativement lié à la SpA en 13q13. L’étude de ce locus nous a permis de restreindre la région d’intérêt à un intervalle de 1,3 Mb, dont le séquençage est en cours. Par ailleurs, l’étude d’association intra-familiale a identifié un SNP intronique de MAPK14 significativement associé à la SpA. Enfin, nous avons montré que l’un des SNPs du gène IL23R connu pour être associé à la spondylarthrite ankylosante était en fait associé à la présence d’une sacro-iliite radiologique dans la SpA. Parallèlement aux études familiales, nous avons comparé le transcriptome de cellules dendritiques de neuf patients atteints de SpA à celui de dix témoins sains. Nous avons ainsi identifié 81 gènes différentiellement exprimés. Nous avons aussi montré que l’expression génique d’ERAP1 (et à un moindre degré son expression protéique et son niveau d’activité enzymatique) étaient sous le contrôle de polymorphismes de ce gène associés à la SpA. / Spondyloarthritis (SpA) is a frequent and disabling chronic rheumatic disease. To date, more than 20 susceptibility loci have been identified, including HLA-B27 in the major histocompatibility complex (MHC). Most of the disease heritability remains to be elucidated. The aim of the study was to identify new genetic factors of susceptibility to SpA using an approach combining genetics and functional genomics. In the first part of this work, we genotyped SpA multiplex families with microarrays of 250,000 SNPs. Non parametric linkage analysis revealed a new locus significantly linked to SpA outside the MHC, in 13q13. Further studies on this locus allowed us to map the disease interval to a 1.3 Mb region, which will be soon sequenced. Moreover, family-based association study identified a significant association between one intronic SNP in MAPK14 and SpA. We also showed that one of the known ankylosing spondylitis-associated SNP in IL23R was indeed associated with sacroiliitis in SpA. We have also compared dendritic cells gene expression between nine SpA patients and ten controls and identified 81 genes differentially expressed. Moreover, we showed that ERAP1 gene expression (and at a less extent protein expression and enzymatic activity) is under the control of several polymorphisms in the gene which has previously been associated with SpA.

Les troubles bipolaires (TB) sont des maladies psychiatriques dont le déterminisme complexe fait intervenir des facteurs génétiques et environnementaux de susceptibilité. Les efforts d’identification des facteurs génétiques ont produit des résultats discordants et les facteurs environnementaux restent mal connus. Notre équipe a contribué à identifier une forme à début précoce des TB (TB-DP), son caractère fortement familial en faisant un candidat pour faciliter l’identification de gènes de susceptibilité. Ainsi, nous avons réalisé un criblage systématique du génome dans le TB-DP suggérant une liaison avec les régions chromosomiques 2p21, 2q14, 3p14, 5q33, 7q36, 10q23, 16q23 et 20p12. Nous avons montré des associations entre le TB-DP et le gène SNAP25 (rôle dans les mécanismes d’exocytose, région 20p12) et entre les TB et le gène codant l’ASMT (rôle dans la synthèse de la mélatonine). Enfin, une étude d’association pangénomique suggère une association entre le TB-DP et deux gènes de la voie du phosphatidyl-inositol (PLEKHA5 et PLCXD3). Concernant les facteurs environnementaux, les traumatismes affectifs subis dans l’enfance (principalement les abus émotionnels) sont associés aux TB, influencent deux dimensions constitutives des TB (labilité affective et intensité des affects) et interagissent avec le 5HTTLPR pour moduler l’âge de début des troubles. Ces travaux illustrent la pertinence de se focaliser sur le TB-DP pour identifier des gènes de susceptibilité, la nécessité d’explorer plus finement les facteurs environnementaux (notamment les stress précoces) et de considérer les interactions gène-environnement afin de mieux appréhender le déterminisme complexe des TB / Bipolar disorders (BD) are psychiatric diseases with a complex determinism in which genetic and environmental susceptibility factors are involved. Attempts to identify genetic factors have produced conflicting results and environmental factors remain unknown. Early-onset bipolar disorder (EO-BD) is a clinical entity that is characterized by a strong familial aggregation ; a specific focus on this subtype might facilitate the identification of susceptibility genes. A genome-wide scan in EO-BD has suggested eight regions of linkage (chromosomal regions 2p21, 2q14, 3p14, 5q33, 7q36, 10q23, 16q23 and 20p12). We have demonstrated an association between EO-BD and the SNAP25 gene (located at 20p12 and involved in exocytosis). We have demonstrated an association between BD and the ASMT gene (involved in the synthesis of melatonin). Finally, a genome-wide association study has suggested the involvement of two phosphatidyl-inositol pathway related genes in the susceptibility to EO-BD (PLEKHA5 et PLCXD3). Concerning environmental susceptibility factors, childhood affective traumatic events (mainly emotional abuse) are associated with BD, might influence two core dimensions of BD (affective lability and affect intensity) and might interact with the serotonin transporter genelinked polymorphic region to modulate the age of onset of the disorder. These studies illustrate the relevance of focusing on the early onset subgroup of the disease to identify susceptibility genes, the need to further explore early stressors as environmental factors associated with BD and to investigate the complex relationships between these two kinds of susceptibility factors