La déficience intellectuelle (DI) est une affection fréquente à causes multiples et souvent inconnues. Durant les 30 dernières années, l’examen utilisé pour l’exploration des anomalies chromosomiques chez des patients libanais présentant une DI était le caryotype standard. Le but de ce projet de thèse était d'appliquer pour la 1ère fois au Liban les technologies d'hybridation sur puces à ADN dans la recherche de nouveaux microremaniements (CNV) impliquant des gènes susceptibles d'engendrer une DI.Ainsi, les ADNs de 99 contrôles et de 185 patients libanais présentant une DI inexpliquée ont été hybridés sur des puces à ADN. Nous avons, par la suite, classé les CNVs identifiés en groupes selon leur transmission, leur contenu en gènes et leur localisation.Nous avons identifié 29 CNVs pathogènes associés à des syndromes ou gènes morbides responsables du phénotype recherché et 90 variants de signification inconnue dont 25 ont été investigués. On a retrouvé 18 de ces derniers comme probablement bénins, 5 comme probablement pathogènes, et 2 à investiguer puisqu'ils sont rapportés comme pathogènes dans la littérature mais hérités d’un parent sain dans l’étude. Nous avons élaboré 4 cas des CNVs pathogènes, 3 des CNVs probablement pathogènes qui sont des microdélétions à l'état homozygote chez des sujets issus de mariages consanguins; et les 2 CNVs à investiguer.Finalement, nous avons discuté les avantages de cette technique permettant l'identification chez 8% des patients ayant une DI inexpliquée, des microremaniements non identifiables par caryotype standard. Cependant nous avons aussi souligné la complexité, les limites et certaines incertitudes d’interprétation des résultats. / Chromosomal imbalances are the most frequent cause of intellectual disability (ID). In Lebanon, during the past 30 years, screening of these imbalances was done using standard karyotyping. However, the resolution of this test was insufficient to detect submicroscopic chromosomal imbalances (CNV). The aim of this thesis was to apply, for the first time in Lebanon, advanced techniques like the chromosomal microarray analysis (CMA), capable of detecting CNVs. Therefore, we screened the DNAs of 185 Lebanese subjects having unexplained ID and those of 99 healthy controls.CNVs identified were classified into groups upon their inheritance status, gene/microRNA content, and their localization.We identified 29 pathogenic CNVs associated to known syndromes or to morbid genes responsible for the patient's phenotype. We also found 90 variants of unknown significance of which 25 were investigated. 18 of the latter were likely benign, 5 were considered as probably pathogenic, and 2 needed future investigations to be classified, as they were considered as pathogenic in the literature but were inherited from a normal parent in this study.We discussed interesting cases by developing 4 pathogenic CNVs, 3 probably pathogenic that were homozygous microdeletions found in patients issued from consanguineous parents, and the 2 CNVs that required further investigations.Finally, we discussed the advantage of this CMA technique that lead to the identification of microimbalances unseen by a standard karyotype in 8% (14/174) of the patients with unexplained ID. Moreover, we mentioned the complexity, limitation and difficulty of interpretation of some results.

ObjectifLe diagnostic prénatal (DPN) a pour but de détecter des pathologies foetales in utero. L’objectif de ce travail était de mettre au point et d’appliquer les techniques d’exploration chromosomique en prénatal. Nous avons, tout d’abord, validé et évalué une plateforme de séquençage basée sur la technologie des semi-conducteurs, Ion Proton®, pour le dépistage prénatal non-invasif (DPNI) des principales aneuploïdies en routine clinique, puis évalué l’intérêt de l’Analyse Chromosomique sur Puces à ADN (ACPA) dans le diagnostic prénatal des retards de croissance intra-utérin (RCIU) foetaux. Matériel et Méthodes Nous avons inclus prospectivement 2505 patientes enceintes analysées par huit laboratoires hospitalo-universitaires de génétique : 695 grossesses à haut risque pour la trisomie 21 (risque ≥1/250 ou avec anomalie échographique) dans une étude de validation de la technique du test ADN libre circulant (ADNlc), et 1810 grossesses à risque, sans anomalie échographique, en routine clinique. Les issues de grossesses étaient toutes disponibles dans l’étude de validation et pour 521 grossesses dans l’étude en routine clinique. L’ADNlc extrait d’échantillons plasmatiques était séquencé, puis les données étaient analysées à l’aide du logiciel WISECONDOR. Les résultats des tests ADNlc étaient comparés aux caryotypes foetaux ou 7 aux données à la naissance. Nous avons aussi évalué le taux d’échec et comparé trois méthodes d’évaluation de la fraction foetale (FF) (RASSF1A, DEFRAG et SANEFALCON). Nous avons rétrospectivement inclus tous les foetus référés pour un prélèvement invasif pour RCIU et étudié les résultats de technique d’hybridation in situ en fluorescence (FISH), caryotypes et ACPA. Résultats Les résultats des deux cohortes de l’étude sur l’ADNlc étaient cohérents et les âges gestationnels n’étaient pas significativement différents ; les données ont été combinées afin d’étoffer la cohorte à analyser. Respectivement, la sensibilité et la spécificité étaient de : 98.3% (95% IC, 93.5–99.7%) et 99.9% (95% IC, 99.4–100%) pour la trisomie 21; 96.7% (95% IC, 80.9–99.8%) et 100% (95% IC, 99.6–100%) pour la trisomie 18 ; et 94.1% (95% IC, 69.2–99.7%) et 100% (95% IC, 99.6–100%) pour la trisomie 13. Le taux de non rendus était de 1.2% initialement puis après réanalyse de 0.6%. L’estimation de la FF avec les méthodes RASSF1A et DEFRAG étaient comparables, toutes deux compatibles avec une utilisation en routine clinique. Parmi les 162 foetus RCIU (78 associés et 84 isolés) inclus dans l’étude ACPA, 15 avaient une FISH pathologique : 10 RCIU associés et cinq RCIU isolés. Parmi 143 foetus étudiés par ACPA, 10 (7%) présentaient un variant du nombre de copies (CNV), tous étaient des RCIUs associés (10/65 soit 15.4%; 95 IC: 8.4%‐26.2%), versus 0/78 dans le groupe RCIUs isolés (95% IC: 0%‐5.6%). Six foetus (4.2%) ont présenté des variants de signification inconnue (VSI) (trois RCIU associés et trois RCIU isolés). Conclusion : Notre étude évaluant le test ADNlc utilisant la technologie des semi-conducteurs est la première étude clinique à rapporter les issues de grossesses dans une population aussi large. La plateforme est performante pour le DPNI des principales aneuploïdies. Notre protocole robuste est facilement applicable en routine clinique. Notre étude souligne une augmentation de rendement diagnostique de l’ACPA de 6.1% (4/65) par rapport au caryotype pour le DPN des foetus présentant un RCIU associé. Aucun CNV pathogène n’a été mis en évidence dans le groupe RCIU isolé. L’ADNlc pourrait-il supplanter l’ACPA dans cette population de RCIU isolé ? Le développement du test ADNlc a permis de limiter le nombre de prélèvements invasifs et donc leurs complications [...]. / ObjectivePrenatal diagnosis allows to detect fetal pathologies in-utero. The goal of this work was both technical development and application of the chromosomal exploration technics in prenatal diagnosis. First, we aimed to validate and evaluate the performance metrics of the highthroughput semiconductor sequencing platform, Ion Proton®, in non-invasive prenatal genetic screening (NIPS) for common fetal aneuploidies in a clinical setting and, then to evaluate the diagnostic utility of prenatal diagnosis using the chromosomal microarray analysis (CMA) for fetuses presenting with isolated or associated intrauterine growth restriction (IUGR). Methods : First, regarding NIPS, a prospective cohort study including 2505 pregnant women from eight academic genetics laboratories (695 high risk pregnancies for trisomy 21 (risk ≥1/250 or with ultrasound anomalies) in a validation study, and 1810 such pregnancies, without ultrasound anomalies, in a real-life NIPS clinical setting) was conducted. An outcome was available for all cases in the validation cohort and for 521 in the clinical cohort. Cell-free DNA from plasma samples was sequenced using the Ion Proton sequencer, and sequencing data were analyzed using the open-access software, WISECONDOR. Performance metrics for detection 10 of trisomies 21, 18 and 13 were calculated based on either fetal karyotype result or clinical data collected at birth. We also evaluated the failure rate and compared three methods of fetal fraction quantification (RASSF1A assay, and DEFRAG and SANEFALCON software). Then, regarding the CMA study, we retrospectively included all fetuses with IUGR referred for prenatal testing and studied by rapid fluorescence in situ hybridization (FISH), karyotype, and CMA. Results :In the NIPS study, results from both cohorts were consistent and their gestational age was not significantly different, so their data were combined to increase the sample size for analysis. Sensitivities and specificities, respectively, were as follows: for trisomy 21, 98.3% (95% CI, 93.5–99.7%) and 99.9% (95% CI, 99.4–100%); for trisomy 18, 96.7% (95% CI, 80.9–99.8%) and 100% (95% CI, 99.6–100%); and for trisomy 13, 94.1% (95% CI, 69.2–99.7%) and 100% (95% CI, 99.6–100%). Our failure rate was 1.2% initially and as low as 0.6% after retesting some of the failed samples. Fetal fraction estimation by the RASSF1A assay was consistent with DEFRAG results, and both were adequate for routine diagnosis. Among the 162 IUGR fetuses (78 associated and 84 isolated IUGR) included in the CMA study, 15 had an abnormal FISH result: 10 associated and five isolated fetal IUGRs. Among the 143 fetuses studied by CMA, 10 (7%) presented pathogenic copy number variations (CNVs). All 10 were in the associated fetal IUGR group (10/65 or 15.4%; 95% confidence interval [CI]: 8.4%‐26.2%) versus 0/78 in the isolated fetal IUGR group (95% CI: 0%‐5.6%). Six fetuses (4.2%) carried variants of unknown significance (VOUS) (three associated and three isolated fetal IUGRs). Conclusion: We described one of the largest studies evaluating Ion Proton-based NIPS and the first clinical study reporting pregnancy outcome in a large series of patients. This platform is highly efficient in detecting the three most common trisomies. Our protocol is robust and can be implemented easily in any medical genetics’ laboratory. Our second study highlighted the added value of CMA in the case of associated fetal IUGR with an incremental yield of 6.1% (4/65) over karyotyping. No pathogenic CNVs were reported in the isolated fetal IUGR group. Could NIPS supplant CMA in isolated fetal IUGR? The development of the NIPS test has reduced prenatal invasive testing and therefore its complications [...].

Mechanisms underlying congenital malformations are largely unknown despite its high incidence, affecting 2-3% of liveborn infants. A broader knowledge about the causes of birth defects would provide valuable information regarding the outcome and prognosis of the anomaly, the development and establishment of diagnostic protocols, the design of therapeutic strategies and genetic counseling to the family. Different approaches have been used in the present thesis regarding technologies and model diseases to elucidate the contribution of genetic and epigenetic alterations in the etiopathogenesis of congenital malformations. Copy number variations, methylation patterns, as well as point mutations have been explored. Moreover, a study to analyze genetic counseling in relation to one of the new molecular techniques used has been performed. Obtained data reveal a relevant role of genetic and epigenetic alterations in congenital malformations, in some cases as a unique cause to explain the disease and in others as part of an oligogenic or multifactorial model. / Els mecanismes causants de les malformacions congènites són poc coneguts malgrat l’elevada incidència d’aquestes patologies, que afecten el 2-3% de recent nascuts. Un coneixement més ampli de les causes de les anomalies congènites proporcionaria informació rellevant pel que fa al pronòstic de l’anomalia, el desenvolupament i establiment de protocols diagnòstics, el disseny d’estratègies terapèutiques, així com l’assessorament genètic a la família. En la tesi que es presenta s’han utilitzat diferents estratègies, pel que fa a tecnologies i models de malalties, amb l’objectiu d’esbrinar la contribució d’alteracions genètiques i epigenètiques en l’etiopatogènia de les malformacions congènites. S’han analitzat variacions en número de còpia, patrons de metilació, així com mutacions puntuals. D’altra banda, també s’ha realitzat un estudi per aprofundir en l’assessorament genètic en relació a una de les noves tècniques moleculars utilitzades. Els resultats obtinguts indiquen que les altercacions genètiques i epigenètiques tenen una contribució molt rellevant en l’etiologia de les malformacions congènites, en alguns casos com a causa única de la malaltia i en altres com a component d’un model oligogènic o multifactorial.