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

L'objectif de la thèse est la cartographie fine de QTL de fertilité femelle (FF) chez les races bovines Françaises : la Prim'Holstein (PH), la Normande (NO) et la Montbéliarde (MO). La première étape du projet consiste en une primo-localisation, sur un dispositif de 78 familles, de QTL de FF dans 12 régions génomiques. Six QTL de FF ont été détectés chez la PH et deux chez la NO. La deuxième étape consiste en une cartographie des QTL détectés sur les chromosomes BTA01, BTA02, BTA03 et BTA21 sur un échantillon de 41 familles des trois races. La localisation de ces QTL a été confirmée et précisée pour les QTL détectés sur les chromosomes BTA01 et BTA03. Le QTL sur le chromosome BTA03 a été finement cartographié en utilisant 437 SNP ce qui a permis de réduire son intervalle de localisation à quelques centimorgans et de sélectionner six gènes candidats. Les régions flanquant les exons de ces six gènes ont été séquencées sur quatre pools d'ADN d'individus de phénotypes extrêmes afin de trouver des polymorphismes intéressants dans les régions séquencées qui pourront ensuite être validés sur l'ensemble du dispositif. La mise à disposition récente d'une puce de 54000 SNP situés dans tout le génome bovin a changé la stratégie de cartographie de QTL de FF. Des gènes pouvant influencer la FF ont été sélectionnés et suggérés comme étant des gènes candidats positionnels et fonctionnels responsables de la dégradation de la FF chez les bovins laitiers.

Bien que les bases physiopathologiques de beaucoup de maladies musculaires soient dorénavant connues, les myopathies congénitales à cores (MCs), maladies génétiques qui se présentent dès la naissance avec un retard du développement moteur, une faiblesse musculaire et des complications respiratoires et/ou cardiaques parfois mortelles, demeurent mal comprises. Des mutations dans RYR1, SEPN1, TTN, ACTA1, CFL2 et MEGF10 ont été associées aux MCs, pourtant dans plus de 50% des cas le gène responsable reste à identifier. L'objectif de ma thèse a été de clarifier les mécanismes physiopathologiques des MCs par l'identification de nouveaux gènes ou de nouvelles mutations. Cette thèse a eu une dimension internationale concrétisée par la mise en place d'une cotutelle UPMC (France) et UdeM (Québec). J'ai développé deux axes de recherche complémentaires. D'une part j'ai étudié 21 familles informatives avec MC récessive, scoliose et atteinte respiratoire, en combinant clonage positionnel et étude de gènes candidats et en utilisant des outils variés allant du génotypage au séquençage de nouvelle génération (NGS). En parallèle, j'ai étudié 24 familles avec une MC autosomique récessive affectant les muscles cardiaque et squelettique et dont le phénotype était semblable à celui observé chez des patients avec des délétions dans les 6 derniers exons de TTN. Ainsi pour l'analyse de cette deuxième cohorte, nous avons appliqué une stratégie de séquençage de gène candidat ciblée sur ces exons et de NGS pour le reste du gène. Pendant mon doctorat j'ai identifié les défauts génétiques de 8 des 45 familles étudiées (18 %), et caractérisé 3 nouvelles entités médicales, dont deux MCs dues à des nouvelles mutations de TTN. Ces résultats ont servi à l'identification de nouvelles interactions protéiques de la titine et contribuent à définir TTN comme une cause majeure de pathologies musculaires cardiaques et/ou squelettiques. Une troisième nouvelle forme de MC est provoquée par une mutation d'un coactivateur transcriptionnel peu connu et jamais associé à une maladie. Ces résultats ont révélé un nouvel acteur clef et une nouvelle voie de signalisation dans la physiopathologie du muscle, ont un bénéfice direct en termes de conseil génétique et ouvrent la voie pour le développement de thérapies

La Maladie Thrombo-Embolique Veineuse (MTEV) est une maladie dont les facteurs de risque sont à la fois environnementaux et génétiques. Les facteurs de risque génétiques bien établis sont les déficits en anti-thrombine, en protéine S, en protéine C, la mutation du Facteur V de Leiden (FVL), la mutation du Facteur (F) II G20210A, ainsi que le gène ABO dont les allèles A1 et B augmentent le risque de MTEV par rapport aux allèles A2 et O. Alors qu'une part importante de l'héritabilité de la MTEV reste inexpliquée, les études contemporaines se heurtent à un manque de puissance pour découvrir de nouveaux facteurs génétiques dont les effets sont de plus en plus faibles. En vue d'augmenter la puissance de détection de nouveaux gènes de susceptibilité à la MTEV, j'ai recherché les déterminismes génétiques de deux de ses phénotypes intermédiaires : les taux d'activité plasmatique du FVIII et les taux d'antigénémie de sa protéine de transport, le Facteur de von Willebrand (vWF). Dans un premier temps, j'ai réalisé une analyse de liaison des taux de FVIII et de vWF à partir d'un échantillon de cinq grandes familles franco-canadiennes (totalisant 255 personnes) recrutées via un cas de MTEV avec mutation FVL. Quatre régions liées aux taux de FVIII et/ou vWF ont été identifiées. L'une de ces régions correspondait au locus du gène ABO déjà connu pour influencer les taux de FVIII et vWF. La recherche de gènes candidats au sein des autres signaux de liaison s'est effectuée par l'étude in silico d'une analyse d'association pangénomique de la MTEV incluant 419 cas et 1228 témoins. Deux gènes candidats ont été identifiés : STAB2 et BAI3. J'ai ensuite réalisé des études d'associations de cinq polymorphismes de BAI3. L'un d'entre eux était d'une part associé à une élévation des taux de vWF (résultat obtenu dans un échantillon de 108 familles nucléaires en bonne santé et reproduit dans un échantillon de 916 patients non apparentés atteints de MTEV), et d'autre part associé au risque de survenue de MTEV parmi les sujets non porteurs de mutations FVL et FII de deux échantillons cas-témoins (respectivement 916 cas et 801 témoins, et 250 cas et 607 témoins). Quant à STAB2, durant le courant de ma thèse, deux de ces polymorphismes ont été décrits comme associés aux taux de FVIII et vWF au cours d'une vaste étude d'association pangénomique (GWAS) menée par le consortium CHARGE rassemblant 23 600 personnes. Dans un second temps, j'ai réalisé une méta-analyse de trois GWAS des taux de FVIII et vWF. Ces analyses avaient été conduites avec l'échantillon des cinq grandes familles franco-canadiennes et deux échantillons de 972 et 570 patients atteints de MTEV. Elles étaient ajustées sur les polymorphismes du gène ABO permettant de distinguer les allèles A1, A2, B et O, dans l'optique d'augmenter la puissance des analyses en diminuant la variance résiduelle des phénotypes. Aucun polymorphisme n'était associé ni aux taux de vWF ni à ceux de FVIII après prise en compte de la correction de Bonferroni pour tests multiples (p<10-7). Cependant, parmi les onze gènes qui présentaient des polymorphismes associés aux taux de vWF ou de FVIII avec une significativité p<10-5, de manière intéressante se trouvait STAB2. Cette étude a de plus permis de confirmer les associations nouvellement découvertes de polymorphismes situés dans les gènes VWF, STXBP5 et STX2.

Thèse réalisée en cotutelle avec l'Université Pierre et Marie Curie, Paris 6(UPMC, Paris, France). / Bien que les bases physiopathologiques de beaucoup de maladies musculaires soient dorénavant connues, les myopathies congénitales à cores (MCs), maladies génétiques qui se présentent dès la naissance avec un retard du développement moteur, une faiblesse musculaire et des complications respiratoires et/ou cardiaques parfois mortelles, demeurent mal comprises. Des mutations dans RYR1, SEPN1, TTN, ACTA1, CFL2 et MEGF10 ont été associées aux MCs, pourtant, dans plus de 50% des cas, le gène responsable reste à identifier. L’objectif de ma thèse a été de clarifier les mécanismes physiopathologiques des MCs par l’identification de nouveaux gènes ou de nouvelles mutations. Cette thèse a eu une dimension internationale concrétisée par la mise en place d’une cotutelle UPMC (France) et UdeM (Québec). J’ai développé deux axes de recherche complémentaires. D’une part j’ai étudié 21 familles informatives avec MC récessive, scoliose et atteinte respiratoire, en combinant clonage positionnel et étude de gènes candidats et en utilisant des outils variés allant du génotypage au séquençage de nouvelle génération (NGS). En parallèle, j’ai étudié 24 familles avec une MC autosomique récessive affectant les muscles cardiaque et squelettiques et dont le phénotype était semblable à celui observé chez des patients avec des délétions dans les 6 derniers exons de TTN. Ainsi pour l'analyse de cette deuxième cohorte, nous avons appliqué une stratégie de séquençage de gène candidat ciblée sur ces exons et de NGS pour le reste du gène. Pendant mon doctorat j'ai identifié les défauts génétiques de 8 des 45 familles étudiées (18 %), et caractérisé 3 nouvelles entités médicales, dont deux MCs dues à des nouvelles mutations de TTN. Ces résultats ont servi à l’identification de nouvelles interactions protéiques de la titine et contribuent à définir TTN comme une cause majeure de pathologies musculaires cardiaques et/ou squelettiques. Une troisième nouvelle forme de MC est provoquée par une mutation d'un coactivateur transcriptionnel peu connu et jamais associé à une maladie. Ces résultats ont révélé un nouvel acteur clef et une nouvelle voie de signalisation dans la physiopathologie du muscle, ont eu un bénéfice direct en termes de conseil génétique et ouvrent la voie pour le développement de thérapies. / While the pathophysiological bases of many muscular diseases are nowadays well known, congenital core myopathies (CMs) remain poorly understood. CMs are genetic diseases which generally present at birth with delayed motor development, muscle weakness, and sometimes fatal respiratory or cardiological complications. Mutations in RYR1, SEPN1, ACTA1, TTN and MEGF10 have been associated with various CMs, yet for about 50% of CM cases the responsible gene has not been identified. The objective of my thesis was to clarify the pathophysiological mechanisms of new forms of CM through the identification of new genes or new mutations in known genes. This thesis had an international dimension as manifested by a UPMC (France) and UdeM (Québec) joint direction. I developed two complementary axes of research. First, I studied 21 informative families with a recessive CM with scoliosis and respiratory failure, for which I combined positional cloning and candidate gene studies, using various tools from genotyping to next generation sequencing (NGS). The second part of this work consisted on the analysis of 24 families with recessive CM affecting both cardiac and skeletal muscles. Their phenotype was similar to that previously observed in cases with deletions in the last 6 exons of the giant gene TTN. Thus we applied a candidate gene strategy through direct Sanger sequencing coupled with NGS for the analysis of this second cohort. During my PhD work I identified the molecular defect in 8 out of the 45 families included (18%), which led to the identification and characterization of 3 novel medical entities, including two new CMs due to novel defects of TTN. These results served to identify new titin protein interactions, and participate in the definition of TTN defects as a major cause of both cardiac and skeletal muscle conditions. A third new form of CM is due to mutations of a poorly-known transcriptional coactivator whose role in striated muscle physiology was unknown and which had never been associated to a human condition. Globally, these results unveiled a novel important protein and pathway in muscle pathophysiology, have direct health benefits (molecular diagnosis) and open the way for therapeutic investigations.

Parmi les Prunus, genre botanique d’intérêt économique important, l’abricotier (Prunusarmeniaca L.) est une culture emblématique du Bassin Méditerranéen. Il y est soumis à des contraintes biotiques importantes, parmi lesquelles le dépérissement bactérien, causé par Pseudomonas syringae (Psy), peut mener à des phénomènes de mortalité en verger au niveau des régions à hivers froids et humides. La mise en évidence de différences variétales en verger offre potentiellement des perspectives de contrôle de la maladie à travers le levier génétique. Aussi, ce travail de thèse avait pour principaux objectifs (i) d’identifier chez la plante des régions génomiques liées à la résistance partielle à la bactérie et (ii) d’étudier un plan factoriel d’interaction entre les diversités de la plante et de la bactérie (GxG) afin d’apprécier la généricité de la résistance et sa durabilité. Afin de répondre au premier objectif, deux approches complémentaires ont été mobilisées : une cartographie de QRLs (Quantitative Resistance Loci) sur quatre populations biparentales dont trois sont issues du croisement avec un géniteur commun ainsi qu’une analyse d’association sur une core-collection. Les données phénotypiques mobilisées correspondent à des symptômes issus d’inoculations contrôlées ainsi que des notes de mortalité obtenues suite à infection naturelle en verger. Ces deux approches (analyse de liaison et d’association) ont permis de mettre en évidence 22 QRLs de résistance, parmi lesquels seuls 2 QRLs sur les chromosomes 6 et 7 colocalisent entre les deux approches. Deux régions majeures détectées en étude d’association sur les chromosomes 5 et 6 se sont révélées être en déséquilibre de liaison et contrôlent près de 26 et 43% de la variation des symptômes. Deux mécanismes complémentaires reposant sur le blocage de l’infection de Psy et sur la limitation de la progression locale de la bactérie dans les tissus ont été mis en évidence à travers la détection de QRLs sur les chromosomes 3, 6, 8 d’une part et 1,4et 6 d’autre part. Le second objectif a été abordé grâce à une étude d’un plan factoriel d’interaction entre 20 accessions d’abricotier et 9 souches de Psy, échantillonnées d’après la connaissance de l’épidémiologie de la maladie en verger. L’analyse statistique de ce dispositif mis en œuvre à la fois en verger et en laboratoire a démontré la prédominance de l’effet du facteur souche dans la variabilité des symptômes étudiés et la très faible importance du facteur d’interaction GxG, indiquant une potentielle généricité des facteurs de résistance et des perspectives favorables à leur durabilité en verger.Les résultats issus de cette thèse contribuent à offrir une meilleure compréhension des mécanismes de résistance partielle au dépérissement bactérien de l’abricotier et fournissent des marqueurs et haplotypes, potentiellement mobilisables dans le cadre de programmes d’innovation variétale. / Within the genus Prunus, that contains highly valuable species, apricot (Prunusarmeniaca L.) is an emblematic Mediterranean crop. But apricot cultivation is constrainedby many biotic stresses, among which bacterial canker caused by Pseudomonas syringae(Psy) is particularly severe and can lead to the death of the trees in regions with humidand cold winters. Differences of susceptibilities have been observed between cultivars inorchards and create opportunities for disease management through genetic improvement.This thesis aimed to (i) identify genetic determinants linked to partial resistance to thebacterium and to (ii) study a factorial interaction design between both diversities of theplant and the pathogen (GxG interaction) in order to assess resistance genericity anddurability. With regard to the first objective, two complementary approaches were used :QRL (Quantitative Resistance Loci) mapping over four biparental progenies, amongwhich three were obtained with a cross involving a common genitor, and a genome-wideassociation study on a core-collection. The phenotypic data mobilized in this work rely onsymptoms issued from controlled inoculations and on mortality notations followingnatural infections in the orchard. These approaches led to the detection of 22 QRLs amongwhich only 2 QRLs, located on chromosomes 6 and 7, co-localized between the twomethods. Two main regions detected in the association study, over the chromosomes 5and 6, appeared to be in linkage disequilibrium and controlled 26 and 43% of the variationof the symptoms. A complementarity between two mechanisms, one that involves blockingthe infection of Psy and the other that limits bacterial mobility in the tissues has beenrevealed through the detection of QRLs over chromosomes 3, 6, 8 for one mechanism and1,4, 6 for the other, respectively. The second objective was fulfilled with a study of afactorial interaction design between 20 apricot accessions and 9 Psy strains, which weresampled according to the previous knowledge of the disease epidemiology in the orchard.Statistical analyses of phenotypic data obtained both from the orchard and a laboratorytest showed a clear predominance of the strain effect on symptom variability and a weakimportance of the GxG interaction factor. This last result highlighted a potentialgenericity of the resistance factors and favorable perspectives of durability in the orchard.The results issued from this thesis contribute to a better understanding of the mechanismsunderlying partial resistance of apricot to bacterial canker. Moreover, it provide markersand haplotypes of interest which could be mobilized in breeding programs.

La plupart des maladies humaines ont une étiologie complexe avec des facteurs génétiques et environnementaux qui interagissent. Utiliser des phénotypes corrélés peut augmenter la puissance de détection de locus de trait quantitatif. Ce travail propose d'évaluer différentes approches d'analyse bivariée pour des traits corrélés en utilisant l'information apportée par les marqueurs au niveau de la liaison et de l'association. Le gain relatif de ces approches est comparé aux analyses univariées. Ce travail a été appliqué à la variation de la densité osseuse à deux sites squelettiques dans une cohorte d'hommes sélectionnés pour des valeurs phénotypiques extrêmes. Nos résultats montrent l'intérêt d'utiliser des approches bivariées en particulier pour l'analyse d'association. Par ailleurs, dans le cadre du groupe de travail GAW16, nous avons comparé les performances relatives de trois méthodes d'association dans des données familiales.

Notre objectif est d'identifier un gène muté responsable d'une forme familiale de bloc de conduction cardiaque. Cette maladie, à transmission autosomique dominante, a été localisée sur le chromosome 19q13.3 dans un intervalle de 10 cM. L'étude de liaison nous a permis de réduire l'intervalle à 7 cM. Par l'approche de gènes candidats nous avons cherché des mutations dans les parties codantes de 9 gènes, mais aucune anomalie n'a été identifiée. Les données du séquençage du génome humain montrent qu'il y a plus de 100 gènes dans cet intervalle. Nous avons donc entrepris l'approche de la RDA (Representational Difference Analysis) afin de sélectionner les gènes spécifiquement exprimés dans les voies de conduction cardiaque, en supposant que le gène responsable de la maladie est exprimé spécifiquement dans ce tissu. Ce travail nécessite l'extraction spécifique des transcrits des voies de conduction cardiaque (impossible chez l'homme). Nous avons donc choisi de travailler sur le coeur de bovin. Nous avons réalisé toutes les étapes jusqu'à l'obtention des clones. Après séquençage et tri informatique, nous avons obtenus une quarantaine de clones correspondants seulement à une quinzaine de gènes dont la fonction et la localisation chromosomique sur le génome humain est connue. Nous avons vérifié la spécificité tissulaire par RT-PCR et la localisation cellulaire des transcrits spécifiques est testée par l'hybridation In Situ, en cours d'optimisation. En parallèle, nous avons localisé le syndrome de Kartagener lié à l'X en Xq21-q24 chez une famille française à un intervalle de 34 cM, et nous avons exclu deux gènes MID2 et AKAP28 comme gènes candidats.

La plupart des maladies humaines ont une étiologie complexe avec des facteurs génétiques et environnementaux qui interagissent. Utiliser des phénotypes corrélés peut augmenter la puissance de détection de locus de trait quantitatif. Ce travail propose d'évaluer différentes approches d'analyse bivariée pour des traits corrélés en utilisantl'information apportée par les marqueurs au niveau de la liaison et de l'association. Legain relatif de ces approches est comparé aux analyses univariées. Ce travail a étéappliqué à la variation de la densité osseuse à deux sites squelettiques dans une cohorted'hommes sélectionnés pour des valeurs phénotypiques extrêmes. Nos résultats montrentl'intérêt d'utiliser des approches bivariées en particulier pour l'analyse d'association. Parailleurs, dans le cadre du groupe de travail GAW16, nous avons comparé lesperformances relatives de trois méthodes d'association dans des données familiales.

Les malformations cardiaques congénitales (CHM) représentent 28 % de toutes les malformations congénitales majeures et touchent 8 pour 1000 naissances à terme. Elles sont la cause de mortalité et de morbidité non infectieuse la plus fréquente chez les enfants de moins d’une année de vie. Les communications interventriculaires (VSD) forment le sous-type de CHM le plus fréquent et l’aggrégation familiale est extrêmement rare. Le but de cette étude était d’identifier les facteurs génétiques et les régions chromosomiques contribuant aux VSD. Une grande famille ségréguant diverses formes de pathologies septales, incluant des VSD, des anévrysmes du septum interventriculaire (VSA) et des communications interauriculaires (ASD), a été examinées et caractérisées cliniquement et génétiquement. Dix-huit membres de la famille, sur trois générations, ont pu être étudiés. (10 affectés : 4 VSD, 3 VSA, 2 ASD et une tétralogie de Fallot). L’analyse de liaison multipoint paramétrique démontre un logarithme des probabilités maximal (LOD) de 3.29 liant significativement le chromosome 10p15.3-10p15.2 aux traits observés dans cette famille. Le pointage LOD oriente vers une région pauvre en gènes qui a déjà été associée aux malformations du septum interventriculaire, mais qui est distincte de la région du syndrome de DiGeorge de type 2 sur le chromosome 10p. De plus, plusieurs scénarios d’analyse de liaison suggèrent que la tétralogie de Fallot est une phénocopie et qu’elle est donc génétiquement différente des autres pathologies du septum observées dans cette famille. En bref, cette étude associe une forme rare de VSD/VSA au chromosome 10p15 et permet d’étendre le spectre de l’hétérogénéité des pathologies septales. Mots-clés : Malformations cardiaques congénitales, malformations du septum, tétralogie de Fallot, analyse de liaison, chromosome 10p15, génétique moléculaire / Cardiac malformations represents 28 % of all major congenital malformation and affect 8 per 1000 live birth. They are the most frequent cause of non infectious mortality and morbidity in childen of less then 1 year of life. Although ventricular septal defects (VSD) are the most common congenital heart lesion, familial clustering has been described only in rare instances. The aim of this study was to identify genetic factors and chromosomal regions contributing to VSD. A unique, large kindred segregating various forms of septal pathologies—including VSD, ventricular septal aneurysms, and atrial septal defects (ASD)—was ascertained and characterized clinically and genetically. Eighteen family members in three generations could be studied, out of whom 10 are affected (2 ASD, 3 septal aneurysm, 4 VSD, and 1 tetralogy of Fallot). Parametric multipoint LOD scores reach significance on chromosome 10p15.3-10p15.2 (max. 3.29). The LOD score support interval is in a gene-poor region where deletions have been reported to associate with septal defects, but that is distinct from the DiGeorge syndrome 2 region on 10p. Multiple linkage analysis scenarios suggest that tetralogy of Fallot is a phenocopy and genetically distinct from the autosomal dominant form of septal pathologies observed in this family. This study maps a rare familial form of VSD/septal aneurysms to chromosome 10p15 and extends the spectrum of the genetic heterogeneity of septal pathologies. Fine mapping, haplotype construction, and resequencing will provide a unique opportunity to study the pathogenesis of septal defects and shed light on molecular mechanisms of septal development.