Mon travail de thèse est fondé sur la recherche d’une meilleure compréhension de la distribution géographique des polymorphismes érythrocytaires: antigènes de surface des systèmes de groupes sanguins érythrocytaires (GSE) et glucose-6-phosphate déshydrogénase (G6PD) intracellulaire. L’analyse sur 75 populations d’Asie des fréquences de l'allèle DI*01 du système de GSE Diego, des haplotypes C2-M217 et C2-M401 du chromosome Y, des coordonnées géographiques et des langues, a pu montrer la corrélation entre ces marqueurs. La répartition de DI*01 semble suivre les conquêtes mongoles, avec une expansion radiale depuis la Mongolie, porté par les nomades de langue Altaïque présentant C2-M217 et C2-M401. L'étude du gène G6PD chez 80 individus de Guyane Française de la communauté des Noirs Marrons originaire d’Afrique sub-Saharienne, aborde les relations santé-environnement. Les mutations du déficit en G6PD caractéristiques des variants sub-Sahariens ont été retrouvées chez une personne sur huit. La répartition du déficit était inconnue en Guyane Française et est encore mal connue en Amérique Latine et dans les Caraïbes, où sévit encore Plasmodium vivax dont le traitement nécessite l’utilisation de la primaquine pouvant entraîner une hémolyse sévère chez les individus G6PD-déficients. Mon troisième objectif a été de mettre en évidence l’influence de différents facteurs sur la répartition des polymorphismes de 10 systèmes de GSE étudiant 343 populations. Par des modélisations, les fréquences alléliques ont été confrontées aux données environnementales et culturelles. Enfin, une étude a été réalisée sur le système Duffy avec des analyses de détection de la sélection sur données SNP. / My Ph.D. work is based on the search for a better understanding of the geographical distribution of red blood cell polymorphisms: the surface antigens of red cell blood group systems (BGS) and the intracellular glucose 6-phosphate dehydrogenase (G6PD). The analysis on 75 Eurasian populations of frequencies of the DI*01 allele coding for Diego a antigen of Diego BGS, the C2-M217 and C2-M401 haplotypes of the Y chromosome, geographic coordinates and languages, has shown a correlation between these markers. The DI*01 distribution seems to follow the Mongol conquests, carried by the Altaic-speaking nomads possessing the C2-M217 and C2-M401 haplotypes with a radial expansion from Mongolia. The study of the G6PD gene in 80 individuals from French Guiana of the Noir Marron community originating from sub-Saharan Africa, addresses health-environment relations. Characteristic mutations of sub-Saharan variants of G6PD deficiency have occurred in one in eight people. The G6PD deficiency distribution was previously unknown in French Guiana and is still poorly known in Latin America and the Caribbean, where Plasmodium vivax still cracks down. Its treatment requires the use of primaquine which may cause severe haemolysis in G6PD-deficient individuals. My third objective was to highlight the influence of different factors on the distribution of polymorphisms of 10 BGS studying 343 populations. Through model adjustments, allelic frequencies have been confronted to environmental and cultural data. Finally, a study has been also conducted on the Duffy BGS by analyses of detection of natural selection on SNP data.

Les études d’association pan-génomiques ont révélé plusieurs variants génétiques associés à des traits complexes. Les mesures érythrocytaires ont souvent fait l’objet de ce genre d’études, étant mesurées de façon routinière et précise. Comprendre comment les variations génétiques influencent ces phénotypes est primordial étant donné leur importance comme marqueurs cliniques et leur influence sur la sévérité de plusieurs maladies. En particulier, des niveaux élevés d’hémoglobine fœtal chez les patients atteints d’anémie falciforme est associé à une réduction des complications et une augmentation de l’espérance de vie. Néanmoins, la majorité des variants génétiques identifiés par ces études tombent à l’intérieur de régions génétiques non-codantes, augmentant la difficulté d’identifier des gènes causaux. L’objectif premier de ce projet est l’identification et la caractérisation de gènes influençant les traits complexes, et tout particulièrement les traits sanguins. Pour y arriver, j’ai tout d’abord développé une méthode permettant d’identifier et de tester l’effet de gènes knockouts sur les traits anthropométriques. Malgré un échantillon de grande taille, cette approche n’a révélé aucune association. Ensuite, j’ai caractérisé le méthylome et le transcriptome d’érythroblastes différentiés à partir de cellules souches hématopoïétiques et identifié plusieurs gènes potentiellement impliqués dans les programmes érythroïdes fœtaux et adultes. Par ailleurs, j’ai identifié plusieurs micro-ARNs montrant des motifs d’expression spécifiques entre les stages fœtaux et adultes et qui sont enrichis pour des cibles exprimées de façon opposée. Finalement, j’ai identifié plusieurs variants génétiques associés à l’expression de gènes dans les érythroblastes (eQTL). Cette étude a permis d’identifier des variants associés à l’expression du gène ATP2B4, qui encode le principal transporteur de calcium des érythrocytes. Ces variants, qui sont également associés à des traits sanguins et à la susceptibilité à la malaria, tombent dans un élément d’ADN spécifique aux cellules érythroïdes. La délétion de cet élément par le système CRISPR/Cas9 induit une forte diminution de l’expression du gène et une augmentation des niveaux de calcium intracellulaires. En conclusion, des échantillons de génotypages exhaustifs seront nécessaires pour étudier l’effet de gènes knockouts sur les traits complexes. Les érythroblastes montrent de grandes différences au niveau de leur méthylome et transcriptome entre les différents stages développementaux. Ces différences influencent potentiellement la régulation de l’hémoglobine fœtale et impliquent de nombreux micro-ARNs et régions régulatrices non-codantes. Finalement, l’exemple d’ATP2B4 montre qu’intégrer des études épigénomiques, transcriptomiques et des expériences d’édition de génome est une approche puissante pour caractériser des variants génétiques non-codants. Par ailleurs, ces résultats impliquent ATP2B4 dans l’hydratation des érythroblastes, qui est associé à la susceptibilité à la malaria et la sévérité de l’anémie falciforme. Cibler ATP2B4 de façon thérapeutique pourrait avoir un impact majeur sur ces maladies qui affectent des millions d’individus à travers le monde. / Genome-wide association studies (GWAS) have revealed several genetic variants associated with complex phenotypes. This is the case for red blood cell (RBC) traits, which are particularly amenable to GWAS as they are routinely and accurately measured. Understanding RBC trait variation is important given their significance as clinical markers and modifiers of disease severity. Notably, increased fetal hemoglobin (HbF) production in sickle cell disease (SCD) patients is associated with a higher life expectancy and decreased morbidity. Nonetheless, most variants identified through GWAS fall in non-coding regions of the human genome, increasing the difficulty of identifying causal links. The main goal of this project was to identify and characterize genes influencing complex traits, and in particular RBC phenotypes. First, I developed an approach to identify and test potential gene knockouts affecting anthropometric traits in a large sample from the general population, which did not yield significant associations. Then, I characterized the DNA methylome and transcriptome of erythroblasts differentiated ex vivo from hematopoietic progenitor stem cells (HPSC), and identified several genes potentially implicated in fetal and adult-stage erythroid programs. I also identified microRNAs (miRNA) that show specific developmental expression patterns and that are enriched in inversely expressed targets. Finally, I mapped expression quantitative trait loci (eQTL) in erythroblasts, and identify erythroid-specific eQTLs for ATP2B4, the main calcium ATPase of RBCs. These genetic variants are associated with RBC traits and malaria susceptibly, and overlap an erythroid-specific enhancer of ATP2B4. Deletion of this regulatory element using CRISPR/Cas9 experiments in human erythroid cells minimized ATP2B4 expression and increased intracellular calcium levels. In conclusion, large and comprehensive genotyping datasets will be necessary to test the role of rare gene knockouts on complex phenotypes. The transcriptomes and DNA methylomes of erythroblasts show substantial differences correlating with their developmental stages and that may be implicated in HbF production. These results also suggest a strong implication of erythroid enhancers and miRNAs in developmental stage specificity. Finally, characterizing the erythroid-specific enhancer of ATP2B4 suggest that integrating epigenomic, transcriptomic and gene editing experiments can be a powerful approach to characterize non-coding genetic variants. These results implicate ATP2B4 in erythroid cell hydration, which is associated with malaria susceptibility and SCD severity, suggesting that therapies targeting this gene could impact diseases affecting millions of individuals worldwide.

L’oncogène v-erbA transforme les progéniteurs érythrocytaires primaires aviaires (T2EC) en bloquantleur engagement d’un programme d’auto-renouvellement vers un programme de différenciation. Unecomparaison trancriptomique de T2EC exprimant soit v-erbA, soit une forme non transformante de verbAa été réalisée par SAGE et RT-qPCR. Seuls quelques uns, mais pas tous les messagers codant lesprotéines ribosomiques sont réprimés. Ces résultats suggèrent que v-erbA pourrait moduler lacomposition des ribosomes et/ou moduler les fonctions extra-ribosomiques de protéines ribosomiquesspécifiques. Ainsi, nous avons décidé d’analyser le taux des protéines ribosomiques associées auxribosomes par 2D-DIGE à partir des ribosomes purifiés. L’analyse statistique effectuée sur 4expériences indépendantes avec des marquages inversées a montré de manière significative que letaux de RPL11 est inférieur dans les T2EC exprimant v-erbA comparé à ceux exprimant la forme nontransformante de v-erbA. Ces données indiquent l’existence de ribosomes dépourvus de RPL11 dansles T2EC sous l’effet de v-erbA. Les résultats des expériences d’immunoprécipitation ont conforté cettehypothèse. L’ensemble des résultats obtenus suggèrent l’implication des protéines ribosomiques, etspécialement celle de RPL11, dans les processus de transformation induite par l’oncogène v-erbA, à lafois au niveau de la traduction, et probablement par sa fonction extra-ribosomique. L’analyse de lafonction biologique de RPL11 a montré qu’une sur-expression de RPL11 dans les T2EC retarderait laprolifération cellulaire. / The v-erbA oncogene transforms chicken erythroid progenitors by blocking their differentiation andpreventing them to exit a state of self-renewal. The transcriptome of primary avian erythroidprogenitors cells (T2EC) expressing either v-erbA or a non-transforming form of v-erbA werecompared by SAGE. Only some, but not all, mRNAs encoding ribosomal proteins were shown to beaffected. These results suggest that v-erbA could modulate the composition of ribosomes and/ormodulate the extraribosomal functions of specific ribosomal proteins. We therefore decided to analyzethe level of ribosomal proteins associated to ribosomes by 2D-DIGE performed on purified ribosomes.A statistical analysis performed on 4 independent flip-flop experiments demonstrated that the level ofRPL11 is significantly lower in T2EC expressing v-erbA as compared to the non-transforming form ofv-erbA. These data suggest the presence of ribosomes without RPL11 in T2EC expressing v-ErbA.Results obtained from immunoprecipitation experiments were strengthened this hypothesis. The set ofthese data evoke the involvement of ribosomal proteins, and specially RPL11, in the v-erbAtransformation process both at the translational level and possibly in its extra-ribosomal function.Overexpression of RPL11 in T2EC showed a decrease of cell proliferation.

L’utilisation de stratégies transfusionnelles restrictives (pas de transfusion de globules rouges si hémoglobine > 70 g/L) a été démontrée comme étant sécuritaire en aiguë et celles-ci sont maintenant largement utilisées aux soins intensifs pédiatriques (SIP). En conséquence, plus de patients quittent les SIP en étant anémiques. L’anémie chronique, plus spécifiquement l’anémie ferriprive, est associée à des issues neurodéveloppementales défavorables. Peu d’études sont disponibles pour caractériser la prévalence de l’anémie au congé des SIP. Les études présentées dans ce mémoire s’intéressent à cette question en examinant d’abord le problème de l’anémie aux SIP et son traitement (revue narrative), puis sa prévalence au congé chez tous les patients ayant survécu aux SIP sur une période de 5 ans et pour finir, la prévalence de ce problème chez les nourrissons admis pour une chirurgie cardiaque (via 2 études de cohorte rétrospectives). Nous avons démontré que 50,9% des patients survivant à un séjour aux SIP sont anémiques au congé. Cette proportion varie en fonction du type d’admission (44,8% médicale, 70,3% chirurgicale non-cardiaque et 53,3% chirurgicale cardiaque). Le fait d’être anémique à l’admission aux SIP est le facteur de risque le plus souvent associé à l’anémie au congé des SIP (rapport des cotes, RC : 14,41). Chez les nourrissons ayant subi une chirurgie cardiaque, la prévalence d’anémie au congé est de 27,7%. La proportion de patients quittant les SIP anémiques est alarmante : il est primordial de déterminer la trajectoire et l’impact de ce problème chez les patients survivant à une maladie critique. / It is now clear that restrictive transfusion strategies (no red blood cell transfusion if the hemoglobin level is > 70 g/L) are safe in acute settings. Therefore, these strategies are widely being used in Pediatric Intensive Care Unit (PICU) and as a consequence, numerous children leave the PICU anemic. Prolonged anemia, especially iron-deficiency anemia, is associated with worst neurocognitive outcomes. Data regarding the true prevalence of anemia at PICU discharge is lacking. This thesis addresses this question. Etiology and management of anemia in the PICU is explored through a narrative review. Prevalence of anemia at PICU discharge is examined through two retrospective cohort studies: the first describes the prevalence of this complication in PICU survivors over a five-year period and the second one, the prevalence of anemia in infants admitted to the PICU after cardiac surgery. Through our studies, we established that the prevalence of anemia at PICU discharge was 50.9% in PICU survivors. This proportion varied depending on the type of admission (44.8%, 70.3%, and 53.3% for medical, non-cardiac surgery, and cardiac surgery respectively). Anemia at PICU admission was the most important risk factor associated with anemia at PICU discharge (odds ratio, OR 14.41). In newborns less than 6 weeks old who underwent cardiac surgery, the prevalence of anemia at PICU discharge was 27.7%. Given the alarming proportion of PICU survivors that are anemic at discharge, it is paramount that we determined the trajectory and impact of this problem in critically ill survivors.

La médecine transfusionnelle féline a connu une croissance exponentielle au cours des dix dernières années. La découverte du système de groupes sanguins AB et la meilleure compréhension des mécanismes d’incompatibilité donneur-receveur, ainsi que le développement de systèmes de collecte adaptés au chat et de techniques de typage sanguin au chevet du patient ont permis d’améliorer la sécurité des transfusions. Notre travail s’est intégré dans cette volonté d’optimiser la sécurité des transfusions sanguines chez le chat en se concentrant sur deux aspects différents : le prélèvement de sang et les antigènes érythrocytaires à l’origine d’incompatibilités donneur-receveur non expliquées par le système AB. Dans un premier temps, un système de collecte de sang adapté au chat a été fabriqué afin de permettre un prélèvement fermé et autoriser le stockage des produits sanguins. Ce système a été comparé à un système ouvert composé de seringues. Le système fermé apparaît adapté au prélèvement de sang car aucune différence significative n’a été enregistrée dans les paramètres vitaux des donneurs après le prélèvement, le succès du prélèvement, ou la qualité du produit sanguin en termes de contamination bactérienne et d’hémolyse, entre les deux systèmes. Le net avantage du système fermé est qu’il assure un temps de prélèvement plus rapide que le système ouvert. Dans un second temps, en réalisant des tests de compatibilité chez 258 chats de type A, nous avons montré que la probabilité de détecter des incompatibilités entre deux chats de groupe A sélectionnés aléatoirement était de 3.9 %, et que 7 % des chats de groupe A présentaient des allo-anticorps naturels extérieurs au système AB. Sept des 18 allo-anticorps naturels détectés ont été utilisés comme réactifs lors d’un typage sanguin extensif. Les analyses sur l’accord des résultats du typage obtenus avec les différents réactifs ont permis d’identifier cinq nouveaux antigènes érythrocytaires félins différents, nommés FEA 1 à FEA 5 (pour feline erythrocyte antigen), dont l’hérédité, la prévalence, la distribution géographique et par race, ainsi que l’immunogénicité restent encore à déterminer. / Feline transfusion medicine has grown exponentially over the past decade. The discovery of the AB blood group system and the better understanding of the mechanisms of donor-receiver incompatibility, as well as the development of cat-friendly collection systems and bedside blood typing techniques have improved transfusion safety. Our work has been part of this effort to optimize the safety of blood transfusions in cats by focusing on two different aspects: blood collection and red blood cell antigens that cause donor-recipient incompatibilities unexplained by the AB system. First, a blood collection system adapted to the cat was manufactured to allow collection in a closed-system and storage of blood products. This system was compared to an open system consisting of syringes. The closed system appeared well-adapted for feline blood collection because no significant difference was found in the vital parameters of the donors after collection, the success of the collection, or the quality of the blood product in terms of bacterial contamination and hemolysis. The distinct advantage of the closed system was that it provided a shorter duration of collection than the open system. Secondly, based on the systematic crossmatches of 258 cats, we showed that the probability of detecting incompatibilities by randomly crossmatching two type A cats was 3.9 %, which resulted in at least 7 % of type A cats having naturally occurring alloantibodies outside the AB blood group system. Seven of the 18 detected naturally occurring alloantibodies were used as reagents in an extensive blood typing. Comparison of the results obtained from this extensive blood typing supports the existence of five, presumably different, new feline erythrocyte antigens, named FEA 1 to FEA 5, whose mode of inheritance, geographical and breed distribution, frequency and immunogenicity have yet to be determined.