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Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

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

Le syndrome d'Aicardi (AiC) est caractérisé par ia triade agénésie du corps calleux, spasmes infantiles et lacunes chorlorétiniennes. Cette triade s'accompagne d'un retard mental souvent sévère. Le syndrome survient chez les filles de façon sporadique, selon un mode d'hérédité dominant lié au chromosome X. Une approche de clonage positionnel n'est donc pas possible puisque aucun cas de transmission familiale n'a été répertorié à ce jour. Une puce génomique spécifique de l'X (résolution théorique de 82 kb) a été utilisée pour cribler le génome de 18 filles AIC à la recherche de variations quantitatives délétères. Aucun variant en nombre de copie (CNV) n'a été impliqué dans la pathologie et nous avons exclu chez les 18 patientes de notre étude les grands réarrangements touchant la totalité du gène FLNA, gène évoqué antérieurement comme candidat fonctionnel. Nous avons alors complété cette stratégie par deux études transcriptomiques. Cette approche vise à sélectionner les gènes dont l'expression diffère entre les filles AIC et des témoins. Initialement à partir d'ARN de 3 lignées cellulaires et d'une puce 22 000 clones (22K) nous avons exclu, a priori, par séquençage 5 gènes candidats: A5MT, M5T4, N5BP1, PLXNB3 et 5YN1. Une deuxième étape a été engagée sur des ARN de prélèvements sanguins de 10 couples fille-mère et une puce 44K afin d'enrichir les données et de pallier à l'influence des lignées cellulaires. Outre la sélection de gènes candidats impliqués dans le syndrome, cette approche est surtout vouée à l'identification des fonctions biologiques dérégulées chez les patientes Aicard!. Les groupements fonctionnels des gènes signatures chez les filles révèlent clairement les effets des facteurs âge, heure de prélèvement, variabilité inter-individuelle. Un groupe de gènes annotés par le terme GO " nucléosome " semble être influencé par le facteur " prise d'antiépileptique ". Un logiciel baptisé ACGR (Approach for Candidate Gene Retrieval) a été conçu et prototypé. Le but est de cribler les bases de données biologiques en incluant des données privées (données des puces transcriptomiques) à la recherche des gènes qui, lorsqu'ils sont mutés donnent un phénotype de syndrome d'Aicardi. Par cette approche, les gènes PLXNB3, MADEGl et 5UV39H3 sont trois gènes candidats pour le Syndrome d'Aicardi. Le séquençage de ces trois gènes s'inscrit dans les perspectives à court terme. Ces approches intégratives reflètent l'évolution de nos concepts de recherche passant de la génétique du retard mental à la génomique du retard mental en tenant compte de la multiplicité des réseaux d'interactions et de régulations. / Aicardi syndrome (AIC) is a severe X-linked dominant neurodevelopmental disorder a!fecting almost exclusively females. Chief features include infantile spasms, corpus caliosal agenesis, and chorioretinal abnormalities. Aicardi syndrome is a sporadic disorder and hypothesized to he caused by heterozygous mutations in an X Iinked-gene but up to now no defined candidate region on the X chromosome has been identified. Positional candidate gene approach is not possible because no familial case were reported. Eighteen Ale patients were analyzed with a full-coverage X chromosomal BAC arrays. No disease-associated Copy Number Variant was identified and we excluded total deletion and duplication of FLNA gene wich had been previously pointed out as a functional candidate. To complete this approach, 2 microarrays studies were performed to compare gene expression between Ale patients and a pool of healthy patients. The first study, on RNA extracted Irom Iymphoblastoid cell lines isolated between 3 AIC patients used 22k oligonucleotide microarray. For the screened patients, no deleterious mutations were found in the 6 selected candidate genes (ASMT, PLXNB3, MST4, SYN1, SSR4, and NSBP1). The second study was performed with 44k microarray, on RNA directly extracted from 10 AIC patients blood samples. Functional clustering analyses revealed the effects of the factors: age, time of blood sampie extraction, and inter-individual gene expression variance. A group of gene annotated by "nucleosome" GO term seemed inlluenced by the factor "use of antiepileptic drugs". In a last strategy, we proposed a knowledge-guided approach for retrieving disease-specific candidate genes named ACGR (Approach for Candidate Gene Retrieval). Knowledge embedded in expert's definitions of candidate gene was expressed as relations between genes and the disease. These definitions were used for guiding-data modelling and are converted into views on the data which ultimately led to retrieval of sets of candidate genes. Thus PLXNB3, MADEGl and SUV39H3 were selected as candidate genes. The perspectives of our work will include sequencing analysis of these genes. These integrative approaches reflect the evolution of our concepts and allow, with the use of biological pathways, the transition between the genetics of mental retardation to the genomics of mental retardation.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

The STR markers linked to the X chromosome can be used for complement the analysis of autosomal markers, especially in complex cases of kinship testing, in cases of post-morten identification and in paternity testing, when the disputed child is a girl. The aim of this work was investigate five STR X-chromosome markers (DXS10079, DXS10074, DXS10075, DXS7424 and DXS101) in the population of Alagoas, Brazil and analyze their frequencies for forensic purposes. The sample was composed of 404 unrelated individuals, 203 males and 201 females. The DNA was extracted using Chelex procedure and amplification was performed by PCR in a pentaplex system and the fragments were separated by capillary electrophoresis. For the studied STR markers, it was calculated the allele and haplotype frequencies, the observed and expected Heterozygosity values, the Hardy Weinberg equilibrium (HWE), the genetic diversity, the Mean Exclusion Chance of trios involving daughters (MECT) as well as in father/daughter duos (MECD). Also, it was calculated Power of Discrimination in males (PDM) and in females (PDF) and the Polymorphism Information Content (PIC). The forensic efficiency values demonstrate that DXS101 is a highly informative marker, followed by DXS10074, DXS10079, DXS7424 and DXS10075. The polymorphism information content ranged from 0.7470 to 0.8858. For the pentaplex evaluated, the combined values of PDM and PDF were 0, 9998947 and 0, 9999998, respectively and the combined MEC in trios involving daughters and in father/daughter duos were 0,999817 and 0,998042, respectively. No deviations from the Hardy Weinberg equilibrium were observed. We concluded that the five ChrX STRs analyzed are highly informative markers for kinship testing and constitute a powerful tool for forensic practice in our population. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / Os marcadores STRs ligados ao cromossomo X podem ser utilizados para complementar as análises de marcadores autossômicos, especialmente em casos complexos de vínculo genético, em casos de identificação post-morten e em testes de paternidade, quando a criança analisada é uma menina. O objetivo desse trabalho foi investigar cinco marcadores STRs do cromossomo X (DXS10079, DXS10074, DXS10075, DXS7424 e DXS101) na população de Alagoas, Brasil, e analisar suas freqüências para propósitos forenses. A amostra foi composta de 404 indivíduos não aparentados, sendo 203 do sexo masculino e 201 do sexo feminino. O DNA foi extraído através do método Chelex-100 e a amplificação foi realizada por PCR em um sistema pentaplex, sendo os fragmentos separados por eletroferese de capilar. Para os marcadores STRs estudados, foram calculadas as freqüências alélicas e haplotípicas, Heterozigozidade esperada e observada, Equilíbrio de Hardy Weinberg (HWE), diversidade genética, Chance Média de Exclusão (MEC) em trios envolvendo filhas e em duplas de pai/filha. Também foram calculados Poder de Discriminação em homens (PDM) e mulheres (PDF) e Conteúdo de Informação Polimórfica (PIC). Os parâmetros forenses investigados demonstram que o STR DXS101 é o marcador mais informativo, seguido por DXS10074, DXS10079, DXS7424 e DXS10075. O Conteúdo de Informação Polimórfica variou de 0.7470 a 0.8858. Para o sistema pentaplex investigado, os valores combinados de PDM e PDF foram de 0,9998947 e 0, 9999998, respectivamente e o MEC combinado em trios envolvendo filhas e em duplas pai/filha foi de 0,999817 e 0, 998042, respectivamente. Nenhum desvio do Equilíbrio de Hardy Weinberg foi observado. Concluímos que os cinco marcadores analisados são altamente informativos para testes de parentesco e constituem uma poderosa ferramenta genética para a prática forense em nossa população.

En France, le cancer de sein héréditaire représente environ 2500 nouveaux cas par an, dont prés de la moitié est attribuée à la mutation du gène BRCA1.La recherche de la mutation par biologie moléculaire est un travail fastidieux, coûteux et long (8 mois d’attente environ actuellement).Pour trouver une solution à ce délai, nous avons étudié en immunohistochimie une série initiale de 21 anticorps répartis en 5 groupes : anticorps antiBrca1 du commerce, liés à la perte de l’inactivation de l’X, liés à la signature basale ou myoépithéliale, anticorps dits classiques du cancer de sein et finalement dérivés de signatures établies par cDNAarray.Nous avons utilisé la technique de’ tissue microarrays’ en utilisant de manière comparative une population de 27 cas de cancer de sein présentant une mutation germinale de BRCA1, et 81 cas témoins de cancer de sein sporadiques appariés à l’âge, ainsi qu’à des lignées cellulaires d’origine mammaires. Dans une deuxième série indépendante de validation nous avons appliqué les résultats obtenus de la première série sur 28 cas de cancer mammaire muté, et 28 cas du cancer mammaire sporadique dans les mêmes conditions initiales.Nos résultats montrent pour la première fois sur des tissus tumoraux une probabilité forte d’une association entre la mutation Brca1 et la perte de l’inactivation de l’X ; confirment la valeur de MS110 comme un bon anticorps prédictif d’une mutation de Brca1 ; apportent un argument pour une participation myoépithéliale dans l’oncogenèse de cancer mammaire Brca1 muté; appuient la relation entre ce dernier et les récepteurs RE,RP ainsi que P53 , Bcl2,Ki67 et valident en protéomique la valeur discriminant de CDC47 correspondant à un des gènes de la signature génomique.Après confirmation des mêmes résultats dans la série de validation, nous soutenons en analyses multivariés un modèle qui comprend seulement Grade 3, MS110, Lys27H3 négative, Vimentine et KI67 positive. Cette équation correspond à une sensibilité de 82% et spécificité de 81% et propose une approche rapide économique de pré- ciblage de la mutation Brca1 ; ce qui améliorait la prise en charge préventive, thérapeutique et globale des patients et leurs familles. / Family structure, lack of reliable information, cost and delay are usual concerns faced with when deciding to perform BRCA analyses. Testing the breast cancer tissues with four antibodies (MS110, lys27H3, Vimentin, KI67) in addition to grade evaluation enabled to rapidly select patients to carry out genetic testing identification. We constituted an initial breast cancer tissue micro-array, considered as a learning set comprising 27 BRCA1 and 81 sporadic tumours. A second independent validation set of 28 BRCA1 tumours was matched to 28 sporadic tumours using the same original conditions.We have investigated morphological parameters and 21 markers by immunohistochemistry.A logistic regression model was used to select the minimal number of markers providing the best model to predict BRCA1 status. The model was applied to the validation set to estimate specificity and sensibility.In the initial set, the univariate analysis identified 11 markers significantly associated with BRCA1 status. Then the best multivariate model comprised only Grade 3, MS110, Lys27H3, Vimentin and KI67. When applied to the validation set, BRCA1 tumours were correctly classified with a sensitivity of 83% and a specificity of 81%. The performance of this model was superior when compared to other profiles.This work offers a new rapid and economic method for the pre-screening of patients at high risk of being BRCA1mutation carriers, then to guide genetic testing, and finally to provide appropriate preventive measure, advices and treatments including targeted therapy to patients and their families.

L’inactivation d’un des deux chromosomes X dans les cellules d’organismes femelles permet d’assurer un taux similaire des transcrits des gènes liés aux chromosomes X entre les deux sexes. L’ARN non codant Xist d’environ 17000 nts joue un rôle central dans ce processus. Il habille le futur chromosome X inactivé et induit la mise en place de modifications épigénétiques qui permettent d’éteindre l’expression des gènes. Une région d’approximativement 500 nts située à l’extrémité 5’ de l’ARN Xist est nécessaire à l’initiation de l’inactivation. Cette région appelée region des A-repeats contient 8 répétitions d’une séquence de 24 nucléotides. La délétion de cette région provoque un défaut d’inactivation, ce qui souligne son importance dans le processus. Etant donné que la fonction d’un ARN est bien souvent conditionnée par sa structure 2D, mon travail de thèse a consisté à réaliser l’étude expérimentale de la structure 2D de la région des A-repeats, ceci en utilisant des sondes de la structure secondaire des ARN en solution et une méthode de FRET. Nous avons montré que la région des A-repeats se structure selon 2 grandes structures tige-boucle irrégulières formées par l’appariement 2 à 2 des éléments répétés. Par purification des RNP et identification de leurs protéines, nous avons démontré que le complexe PRC2, impliqué dans la mise en place des marques épigénétiques du Xi, se lie à la région des A-repeats. Nous avons également identifié un grand nombre d’autres protéines pouvant avoir un rôle dans l’activité de la région des A-repeats (PTB, KSRP, Sam68, Vigiline, RHA, TIAR, DEK, H1, BRML1, Rod1, Lin28). Leurs implications dans l’inactivation du chromosome X est en cours de vérification. / Silencing of one X chromosome (XCI) in cells of mammalian female ensures sex chromosome dosage compensation between male and female. The 17kb Xist ncRNA plays an essential role in XCI. Its spread along the future inactivated X chromosome is associated with major modifications of the epigenetic status of this chromosome, including histone H3K27 methylations mediated by PRC2 complex. One key part of Xist necessary for XCI initiation is the phylogenetically conserved A region. It lies at the 5’ end of the Xist molecule and contains 8 of a 24-nucleotides motif. Female mouse embryos carrying a mutated Xist deleted for the A region are selectively lost during embryogenesis, which underlines the importance of this element. We performed the first experimental analysis of the structure of the entire A region in solution. By the use of chemical and enzymatic probes and FRET experiments, using oligonucleotides carrying fluorescent dyes, we established a 2D structure for the A region that contains two long stem-loop structures each including 4 repeats which interact together two by two. By immunoprecipitation assays and mass spectrometry analysis, we identified the protein partners of the A region. We demonstrated that the A region associate with PRC2 components which is responsible for the apposition of epigenetic modifications of X inactive chromosome. Others proteins which would have a role in A region function were also identified (PTB, KSRP, Sam68, Vigiline, RHA, TIAR, DEK, H1, BRML1, Rod1, Lin28).

L'inactivation du chromosome X est la réponse trouvée par l'évolution pour pallier à la divergence gonosomique entre mâle (XY) et femelle (XX). Ce phénomène sert donc à mettre les deux sexes sur un pied d'égalité en limitant la quantité de transcrits provenant des chromosomes X présents dans les cellules femelles. Au cours de mon doctorat, j'ai tenté de contribuer à l'étude des mécanismes de régulation transcriptionnelle, notamment l'activation, des deux acteurs principaux de l'inactivation: Xist et Tsix, son transcrit antisens. Pendant ces 4 anne��es, j'ai entrepris de cartographier le profil de fixation de plusieurs protéines le long du locus Xist/Tsix, dans le but de comprendre les mécanismes permettant une surexpression de Xist lors de la disparition de ses facteurs répressifs en cours de différenciation. J'ai donc pu établir un modèle de régulation transcriptionnelle de l'ARN non-codant Xist, impliquant plusieurs protéines connues pour leur rôle dans la régulation transcriptionnelle (CTCF et YY1) aussi bien que dans la formation de structures tridimensionnelles (la cohésine). La pertinence de ce modèle est renforcée par nos études montrant que de nombreux aspects de ce modèle sont conservés à travers l'évolution (notamment chez l'homme). J'ai également pu contribuer à la découverte de nouveaux activateurs de Tsix, certains facteurs de pluripotence se fixant au minisatellite DxPas34 afin de réguler l'élongation de la transcription de l'antisens. Ces résultats apportent donc d'importantes informations concernant les mécanismes régulant la mise en place du phénomène d'inactivation du chromosome X au cours du développement précoce de l'embryon.

Le développement embryonnaire précoce des mammifères femelles s'accompagne de l'inactivation transcriptionnelle d'un de leurs deux chromosomes X. Cet évènement est initié suite à l'expression mono-allélique de l'ARN non codant Xist, qui est contrôlée par de nombreux éléments cis-régulateurs présents dans le centre d'inactivation du chromosome X (Xic) - tel son anti-sens répresseur Tsix. Mon travail de thèse a consisté à développer des approches permettant d'appréhender le paysage structural dans lequel s'exerce cette régulation. La caractérisation de l'architecture tridimensionnelle du Xic, par des techniques basées sur la capture de conformation chromosomique (3C) et l'hybridation in situ en fluorescence (FISH), m'a permis de mettre en évidence que les promoteurs respectifs de Xist et Tsix sont engagés dans des interactions physiques intimes avec des loci distaux, localisés au sein du Xic, et de montrer qu'au moins certaines de ces régions exercent un effets régulateurs à longue-distance. Les éléments du Xic contactés par les régions promotrices de Xist et de Tsix sont en outre fondamentalement différents, chacune engageant des associations chromosomiques sur plusieurs centaines de kilobases dans leur direction 5' respective.Ce travail a également permis de révéler des propriétés insoupçonnées de l'architecture chromosomiques. En effet, le Xic apparaît scindé en plusieurs sous-régions, couvrant chacune entre 200kb et 1Mb, à l'intérieur desquelles les interactions chromosomiques sont préférentiellement établies. L'existence de ces domaines d'interaction s'intègre avec d'autres propriétés structurales du génome, tels la composition de la chromatine sous-jacente et l'association à la lamine nucléaire, mais n'apparaît pas en dépendre directement. En étudiant la dynamique de la conformation chromosomique du Xic au cours de la différenciation cellulaire, j'ai pu constater la robustesse de cette organisation, sauf sur le chromosome X inactif, qui se distingue par la perte des contacts chromosomiques préférentiels détectables sur son homologue actif.Enfin, j'ai pu mettre en évidence que la variabilité du repliement général du chromosome X amène à un instant donné chaque allèle de Tsix à contacter physiquement des jeux de séquences distales différents, suggérant que l'environnement structural instantané de chacun de ces allèles à l'orée de l'activation mono-allélique de Xist est différent. Ce travail, combinant des approches à l'échelle de la population cellulaire d'une part et de la fibre de chromatine unique d'autre part, apporte une nouvelle vision du paysage structural et régulateur dans lequel s'inscrit le contrôle de l'activité transcriptionnelle de Xist, et fourni de nouvelles perspectives concernant les principes fondamentaux de l'organisation topologique des chromosomes chez les mammifères.