Cette thèse cherche à optimiser l’utilisation du génotypage et des scores de gravité dans la drépanocytose. L’aspect diagnostic génétique ne nous semblait pas poser problème jusqu’à ce que nous rencontrions un cas très atypique d’hétérozygotie A/S avec délétion en mosaïque du gène β-globine qui nous a conduits à réfléchir sur une nouvelle forme génétique potentielle de syndrome drépanocytaire majeur. Pour ce qui est des gènes modificateurs de drépanocytose, nous avons voulu faciliter leur l’accès en proposant, pour deux d’entre eux (haplotypes β-globine et G6PD), une méthode de génotypage rapide par HRM et/ou FRET. Notre travail a consisté ensuite en la validation d’un score de sévérité pédiatrique décrit initialement par Van den Tweel. De façon inattendue, les résultats nous ont amenés à nous interroger sur le rôle exact du génotype α-globine dans la drépanocytose avec un possible effet âge-dépendant. Enfin, nous avons étudié les fréquences alléliques des principaux polymorphismes influant sur l’activité des opiacés: une résistance pharmacologique (gènes OPRM1 et COMT) est apparue peu probable mais une proportion non négligeable de drépanocytaires pourrait avoir des génotypes ABCB1 et UGT2B7 défavorables à la biodisponibilité des opiacés / This work is submitted for a PhD thesis in the field of red cell haematology. Sickle cell disease (SCD) is a monogenic disorder under polygenic and environmental control. The aim of this work was to integrate genotyping results from patients' DNA into the determination of the disease severity scores. Through a large population of SCD patients, we have discovered an atypical case of βA / βS heterozygosity namely, a mosaicism deletion of the beta-globin gene. This represents a new SCD complex situation for molecular diagnosis. Further investigations have led to set up a new genotyping method by using HRM and/or FRET for the determination of two SCD modifiers (beta-globin haplotypes and G6PD deficiency). By using a paediatric severity score of the disease proposed by Van den Tweel, our results show that there is a possible age-dependent effect of the alpha-globin gene in the severity of SCD. Finally, we studied the allelic frequencies of the main opiate-related polymorphisms: a pharmacological resistance (OPRM1 and COMT genes) seemed unlikely but a quite important proportion of patients could have both an ABCB1 and a UGT2B7 genotype unfavorable for opiates bioavailability

Les cancers du sein de sous-type luminal B sont associés à un mauvais pronostic. Afin de mieux comprendre la biologie de ce sous-type, nous avons étudié au sein de 188 tumeurs mammaires de différents sous-types, les anomalies du nombre de copies, les méthylations de l'ADN, les profils d'expression génique et les mutations somatiques dans 9 gènes sélectionnés. Un total respectif de 237 et 101 oncogènes et gènes suppresseurs de tumeurs (TSG) candidats présentaient une dérégulation de l'expression en relation avec leur CNA. 88% des TSG potentiels étaient localisés sur le bras chromosomique 6q. 101 oncogènes candidats ont été validés sur une série publique de 5765 cancers du sein, et l'expression de 67 gènes était associée à un mauvais pronostic au sein des tumeurs luminales. 24 gènes présentaient une dérégulation de l'expression en relation avec un haut niveau de méthylation de l'ADN. FOXO3, PIK3CA et TP53 étaient les gènes les plus fréquemment mutés parmi les 9 testés. Dans une méta-analyse de séquençage de nouvelle génération regroupant 875 cancers du sein, les gènes les plus fréquemment mutés dans le sous-type luminal B étaient PIK3CA, TP53 et GATA3. Les nombreuses altérations moléculaires ciblaient des voies de signalisation communes, incluant 3 axes pouvant jouer un rôle majeur dans le sous-type luminal B : la voie TP53 et l'instabilité chromosomique, les voies de signalisation PI3K/AKT/MTOR/FOXO et MAPK/JNK, et les altérations des facteurs de transcription et épigénomiques. En conclusion, nous avons établi un répertoire de gènes candidats dans le sous-type luminal B qui pourraient être impliqués dans le développement et/ou l'hormonorésistance de ce sous-type. / Breast cancers (BCs) of the luminal B subtype have a poor prognosis. To better understand this subtype we studied in 188 BCs of various molecular subtypes, DNA copy number aberrations, DNA promoter methylation, gene expression profiles, and somatic mutations in nine selected genes. A total of 237 and 101 luminal B-specific candidate oncogenes and tumor suppressor genes (TSGs) presented a deregulated expression in relation with their CNAs. Interestingly, 88% of the potential TSGs are located within chromosome arm 6q. 101 candidate oncogenes were validated in a public series of 5,765 BCs and the overexpression of 67 was associated with poor survival in luminal tumors. 24 genes presented a deregulated expression in relation with a high DNA methylation level. FOXO3, PIK3CA and TP53 were the most frequent mutated genes among the nine tested. In a meta-analysis of next-generation sequencing data in 875 BCs, PIK3CA, TP53 and GATA3 were the most frequent mutated genes. Numerous molecular alterations targeted common signalling pathway, included 3 ways wich may play a major in the luminal B subtype: TP53 pathway and chromosomal instability, PI3K/AKT/MTOR/FOXO and MAPK/JNK pathway, and epigenomic and transcription factors alterations. In conclusion, we have reported a repertoire of luminal B candidate genes that may be involved in the development and/or hormone resistance of this subtype.

La régulation des gènes est à l’origine de la diversité cellulaire en permettant aux cellules de se différencier et de se spécialiser. La régulation génique repose largement sur l’existence de séquences d’ADN non codantes dans le génome, appelées "éléments cis-régulateurs", qui vont permettre de recruter de nombreux facteurs de transcription afin de former d’importants complexes (nucléo)protéiques qui vont agir sur le niveau de transcription des gènes. Ce recrutement est notamment contrôlé par des modifications épigénétiques. Le développement des techniques de séquençage et des méthodes d’analyse bioinformatiques permettent d’intégrer de grandes quantités de données pour étudier le fonctionnement des éléments régulateurs. Dans un premier temps, l’intégration de l’ensemble des données ChIP-seq disponibles dans les bases de données nous a permis de créer un catalogue d’éléments régulateurs putatifs chez l’Homme. L’analyse de ce catalogue nous a alors mené à caractériser ces éléments et à mettre en évidence la complexité combinatoire des facteurs de transcription. Dans un deuxième temps, nous avons réalisé une étude basée sur l’analyse des éléments régulateurs impliqués dans la différenciation précoce des lymphocytes T chez la souris. Cette étude a permis de mettre en évidence deux niveaux de complexité impliqués dans la régulation des gènes : le premier est basé sur la combinatoire des facteurs de transcription au sein des éléments régulateurs et le second repose sur la combinatoire des éléments eux-mêmes. Finalement, nous avons développé une nouvelle technique d’analyse quantitative et à haut débit de l’activité régulatrice de régions génomiques chez les mammifères. / Gene regulation is responsible for cell diversity by allowing cell differentiation and specialisation. Gene expression regulation relies mainly on the existence of non-coding DNA sequences in the genome, called "cis-regulatory elements", which recruit numerous transcription factors to form (nucleo)protein complexes which act on the gene transcription level. This recruitment is controlled in particular by epigenetic modifications. The rapid development of sequencing technologies and bioinformatics methods makes possible the integration of large amounts of data to study regulatory elements. First, the integration of ChIP-seq data for all transcription factors available in public databases has allowed us to create an extensive catalogue of putative regulatory elements in the human genome. The overall analysis of this catalogue led us to further characterize these elements and to highlight the high level of combinatorial complexity of transcription factors in the genome. Secondly, we conducted a more specific study based on the analysis of the regulatory elements involved in the early differentiation of T-cells in mice. This study provided an opportunity to highlight two levels of complexity based on regulatory elements and involved in gene regulation: the first rests on the transcription factor combinatorial in regulatory elements and the second is based on the combinatorial of elements themselves within loci. Finally, to validate experimentally the regulatory elements, we have developed a new quantitative and high-throughput technique to assess the regulatory activity of genomic regions in mammals.

La production de perle de culture par l’huître perlière Pinctada margaritifera représente la seconde ressource économique après le tourisme en Polynésie Française. L’une des voies d’amélioration privilégiée de la qualité de production passe par la voie de la sélection génétique. Dans ce contexte, le déterminisme génétique des caractères d’intérêt perlicole et leurs variations à différentes échelles phénotypiques a été étudié. Les rôles respectifs de l’huître donneuse et de la receveuse, au travers de greffes expérimentales, ont révélées une corrélation positive entre les paramètres de croissance des coquilles de receveuses et la taille des perles, ainsi qu’un effet donneuse sur la qualité de la perle. Les analyses d'expressions de huit biomarqueurs de biominéralisation, codant des protéines des couches aragonitiques ou prismatiques, ont révélé une corrélation entre l’expression de ces gènes au niveau du sac perlier avec à la fois les paramètres de qualité des perles et de croissance des receveuses. L’âge de l’huître donneuse de greffon semble jouer un rôle déterminant aussi bien au niveau des phénotypes de la taille que pour le grade et les défauts de surface de la perle. Enfin, les valeurs d'héritabilité des phénotypes ont été estimées pour la première fois chez l'espèce, au travers de modèle animal utilisant des familles produites en écloserie. Globalement, les résultats montrent une transmission génétique linéaire et schématiquement on peut dire que les receveuses contrôlent principalement la croissance et la taille des perles, alors que les donneuses influencent leur qualité. / Cultured pearl production in the pearl oyster Pinctada margaritifera represents the second largest source of revenue after tourism, and it is the top export industry in French Polynesia. One of pearl farming industry’s greatest challenges is to “produce fewer but better pearls” through genetic improvement. To address this challenge, the genetic determinism of pearl quality traits and how they vary at different phenotypic scales was studied. The respective roles of donors and recipients was explored through uniform experimental grafts and revealed a positive correlation between recipient shell biometric parameters and pearl size, and a donor effect on pearl quality traits. Gene expression analyses of 8 biomineralisation biomarkers, encoding aragonitic and prismatic proteins, highlights a correlation between pearl sac gene expression with pearl quality traits and recipient shell biometric parameters. The age of the donor oyster also played a determining role with respect to the size phenotype and for grade and surface defects of the pearl. Finally, the heritability values of the phenotype were estimated for the first time for this species using an animal model on a family produced in a hatchery setting. Results show a linear genetic transmission and overall, suggest that the recipient oyster primarily controls the size of the pearls while the donor oyster influences the quality.

Contexte : Les infections respiratoires aiguës (ARI) sont reconnues comme une cause importante de morbidité, de mortalité et d'hospitalisation chez les enfants dans les pays en développement. Le virus respiratoire syncytial humain (HRSV) est l’agent étiologique principal de maladie sévère des voies respiratoires basses chez les nourrissons, les jeunes enfants et les personnes âgées. Identifié en 2001, le Metapneumovirus humain (HMPV) est un nouveau paramyxovirus. Les études ont montré la cocirculation des sous groupes de ces deux virus avec la domination de l’un des sous groupes selon les zones géographiques et selon les années. Les données restent cependant limitées dans les pays de l’Afrique subsaharienne, sur la prévalence, la saisonnalité et la caractérisation génétique de ces deux virus respiratoires. Au Cameroun, ces deux virus ont été décrits seulement une seule fois (5,7 et 5% pour HRSV et HMPV respectivement) chez des patients présentant des syndromes grippaux en 2012. Objectif : Cette étude rapporte la prévalence, la saisonnalité et la variabilité génétique des souches HRSV et HMPV chez des enfants camerounais pendant 3 saisons épidémiques consécutives (de Septembre 2011 à Octobre 2014). Par ailleurs, la diversité génétique d’autres virus respiratoires détectés au cours de ce travail est présentée comme objectif secondaire.Méthodes : Une surveillance prospective a été menée pour identifier les enfants hospitalisés et ambulatoires âgés de moins de 15 ans présentant des symptômes respiratoires ≤ 5 jours. Les échantillons nasopharyngés ont été testés pour 17 virus respiratoires en utilisant une réaction multiplex de polymérisation en chaîne. La distribution virale et les données démographiques ont été analysées statistiquement. Les échantillons positifs du HRSV et HMPV ont été amplifiés par polymérisation en chaine semi nichée puis séquencés partiellement au niveau du gène G. Des analyses phylogénétiques ont été effectuées sur les séquences nucléotidiques et protéiques partielles du gène G.Résultats : De septembre 2011 à octobre 2014, 822 enfants âgés de moins de 15 ans ont été inscrits dans l’étude. Au moins un virus a été identifié chez chacun des 72,6% (597/822) d'enfants, dont 31,7% (189/597) étaient des codétections; 28,5% (226/822) étaient positifs pour l'adénovirus humain, 21,4% (176/822) pour le virus Influenza, 15,5% (127.822) pour le rhinovirus/entérovirus, 9,4% (77/822) pour le bocavirus, 9% (74/822) pour le HRSV, 8,2% (67/822) pour les coronavirus humain, 6,2% (50/822) pour le parainfluenzavirus humain et 3,9% (32/822) pour le HMPV. L’infection HRSV était plus fréquente chez les enfants de moins de 2 ans (70,3% ; 52/74) et chez les participants hospitalisés (70,3% ; 52/74). Alors que le HRSV a montré un profil saisonnier avec une circulation de septembre à décembre, des cas sporadiques de HMPV ont été détectés tout au long de l'année. HRSV-A (19,1%, 9/47) et HRSV-B (17% ; 8/47) ont été observés relativement à la même fréquence avec (63,8% ; 30/47) de cas en codétection HRSV-A/HRSV-B alors que HMPV-A (71,4% ; 10/14) était majoritaire comparé à HMPV-B (28,6 ; 4/14). L'analyse phylogénétique a révélé que les souches HRSV de l’étude sont groupées au sein du sous groupe NA-1 (pour HRSV-A) et BA-9 (pour HRSV-B). Les souches HMPV camerounaises sont groupés parmi les membres du génotype A2b (pour HMPV-A), B1 et B2 (pour HMPV-B).Conclusion : Cette étude suggère qu’environ 70% des ARI enregistrés chez des enfants au Cameroun sont causés par des virus. La présente étude est également le premier rapport sur la variabilité génétique du gène G des souches de HRSV et HMPV dans la région. Bien que ce travail comble partiellement certaines lacunes d’informations, des études supplémentaires sont requises pour une clarification de l’épidémiologie moléculaire et du mode d’évolution des virus respiratoires présents en Afrique subsaharienne en général et plus singulièrement au Cameroun. / Background: Acute respiratory infections (ARI) are recognized as an important cause of morbidity, mortality and hospitalization among children in developing countries. Human respiratory syncytial virus (HRSV) is the main cause of severe lower respiratory tract disease in infants, young children and the elderly. Identified in 2001, Human Metapneumovirus (HMPV) is a new paramyxovirus. Studies have shown the co-circulation of the subgroups of these two viruses with domination of one of the sub-groups according to the geographical zones and according of years. These two viruses encode two major surface glycoproteins, the highly conserved fusion F protein and the highly variable attachment G protein. Data are still limited in sub-Saharan African countries on prevalence, seasonality and genetic characterization of these two respiratory viruses. In Cameroon, these two viruses have been described only once (5.7 and 5% for HRSV and HMPV respectively) in patients with influenza-like illness in 2012.Objective: This study reports the prevalence, seasonality and the genetic variability of HRSV and HMPV strains in Cameroonian children for 3 consecutive epidemic seasons (September 2011-October 2014). Moreover, the genetic diversity of other respiratory viruses detected during this work is presented as a secondary objective.Methods: A prospective surveillance was conducted to identify inpatient and outpatient children less than 15 years with respiratory symptoms ≤ 5 days. The nasopharyngeal samples were tested for 17 respiratory viruses using a multiplex polymerase chain reaction. Viral distribution and demographic data were analyzed statistically. Positive samples for HRSV and HMPV were amplified by semi-nested polymerize chain reaction and then partially sequenced at the G gene. Phylogenetic analyzes were performed on the partial nucleotide and protein sequences of the G gene.Results: From September 2011 to October 2014, 822 children under 15 years were enrolled in the study. At least one virus was identified in each of 72.6% (577/822) of children, 31.7% (189/597) of whom were co-detections; 28.5% (226/822) were positive for human adenovirus, 21.4% (176/822) for influenza virus, 15.5% (127.822) for rhinovirus/enterovirus, 9.4% (77/822) for bocavirus, 9% (74/822) for HRSV, 8.2% (67/822) for human coronavirus, 6.2% (50/822) for human parainfluenzavirus, and 3.9% (32/822) for HMPV. HRSV infection was more frequent in children under 2 years (70.3%, 52/74) and hospitalized participants (70.3%, 52/74). While HRSV showed a seasonal pattern with circulation from September to December, sporadic cases of HMPV were detected throughout the year. HRSV-A (19.1%, 9/47) and HRSV-B (17%; 8/47) were observed relatively at the same frequency with (63.8%, 30/47) codetections of HRSV-A/HRSV-B. HMPV-A (71.4%; 10/14) was predominant compared to HMPV-B (28.6; 4/14). Phylogenetic analysis revealed that the HRSV strains of the study are grouped within subgroup NA-1 (for HRSV-A) and BA-9 (for HRSV-B). Cameroonian HMPV strains are grouped among the members of genotype A2b (for HMPV-A), B1 and B2 (for HMPV-B).Conclusion: This study suggests that about 70% of ARI recorded in children in Cameroon are caused by viruses. The present study is also the first report on the genetic variability of the G gene of HRSV and HMPV strains in the region. Although this work partially fills gaps for some information, additional studies are required to clarify the molecular epidemiology and evolutionary pattern of respiratory viruses in sub-Saharan Africa in general and more particularly in Cameroon.

Les LPSNC représentent une localisation rare des lymphomes B diffus à grandes cellules (LBDGC), d’immunophénotype post-GC, dont la tumorigenèse reste mal connue.Notre objectif était de caractériser les altérations moléculaires des LPSNC à l’aide de techniques d’analyse haut débit.Notre projet a montré comme principaux résultats : 1/ la haute fréquence de mutations touchant des gènes impliqués dans la voie de signalisation BCR/TLR/NF-κB, en particulier MYD88, CD79B et TBL1XR1 ; 2/ des déséquilibres chromosomiques récurrents, en particulier la perte du 6q22 et du 6p (locus HLA) ; 3/ des mutations du promoteur de TERT et 4/ des transcrits de fusions ETV6-IGH.Plusieurs altérations semblent être des biomarqueurs pronostiques (i.e perte du 6q22 et délétions homozygotes de CDKN2A), prédictifs de réponse au traitement ou des cibles prometteuses pour des thérapies innovantes.En conclusion, il existe une grande similitude entre le profil moléculaire des LPSNC et celui des LBDGC extra-cérébraux avec néanmoins quelques spécificités. Les LPSNC peuvent résulter d’une tumorigenèse propre mais aussi de son microenvironnement singulier. / PCNSL represent a rare extranodal diffuse large B cell lymphoma (DLBCL) with a post-GC phenotype whose tumorigenesis is still poorly unknown.Our objective was to characterize the molecular genetic alterations of PCNSL using high throughput technologies.Results: We demonstrated 1/ a high incidence of somatic mutations in genes involved in the BCR/TLR/NF-κB pathway, especially MYD88, CD79B and TBL1XR1; 2/ recurrent chromosome imbalances such as 6q22 loss and 6q (HLA locus) homozygous deletions; 3/ TERT promoter mutations and 4/ gene fusions such as ETV6-IGH. Several alterations are associated with a prognostic impact (6q22 loss and CDKN2A homozygous deletions) or are promising targets for novel therapies.To conclude, PCNSL and extracerebral DLBCL share many similarities in terms of molecular genetic profile despite some specificities. PCNSL may result from a specific tumorigenesis but also from its peculiar microenvironment.

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Les triglycérides (TG) représentent une réserve énergétique essentielle à de nombreuses cellules. De compositions très variées, ils sont le principal constituant de l’huile destinée à l’alimentation, ou utilisée pour produire différents composés d’intérêt industriel. Les Acyl-CoA : diacylglycérol acyltransférases (DGAT) catalysent l’étape finale et limitante de leur synthèse en incorporant un acide gras sur un diglycéride. Chez les végétaux, il existe trois familles, DGAT1, DGAT2 et DGAT3, ne partageant aucune homologie et pour lesquelles aucune structure n’est connue. Ceci empêche toute amélioration de la qualité des huiles par une approche rationnelle. La contribution des DGAT1 à l’accumulation d’huiles alimentaires a été démontrée. Chez certains végétaux, les DGAT2 ont un rôle prépondérant dans lasynthèse de TG peu communs tels que ceux hydroxylés du ricin permettant de produire des lubrifiants et des bioplastiques. La contribution des DGAT3 à la synthèse des TG reste à déterminer in planta.Nous avons étudié les trois familles de DGAT de la plante modèle Arabidopsis thaliana, appartenant à la famille du colza, ainsi qu’une DGAT1 du palmier à huile, plante de culture industrielle. L’expression en bactéries, en levure modèle ou oléagineuse ainsi que l’étude de lignées de plantes mutantes ont permis de caractériser finement les activités de ces enzymes. La modulation de la composition et du contenu en TG des levures par les DGAT a également démontré l’intérêt de ces enzymes pour la production d’huiles microbiennes à façon. / Triacylglycerols (TAG) are an essential energy storage in many cells. Their composition is diverse; they are the main component of the seed oil for the food industry or used to produce industrial compounds. Acyl-CoA: diacylglycerol acyltransferase (DGAT) catalyze the final and rate-limiting step of TAG synthesis by transferring a fatty acid onto a diacylglycerol. In plants, there are three families, DGAT1, DGAT2 and DGAT3, sharing no homology and of unknown structure. It prevents any improvement of seed oil yield and quality by a rational approach. DGAT1 involvement in edible oil accumulation was demonstrated. In some plants, DGAT2 plays a key role in the synthesis of unusual TAG such as hydroxylated TAG found in castor oil and used to produce lubricants and bioplastics. DGAT3 contribution to TAG biosynthesis has not been demonstrated in planta. We studied three families of DGAT from the model plant Arabidopsis thaliana, belonging to the same family as oilseed rape, and a DGAT1 from oil palm, an industrial crop. DGAT expression in bacteria, yeasts and the study of mutant plant lines allowed us to characterize their activities. The modulation of yeast TAG content and composition induced by DGAT expression demonstrated the value of these enzymes for the production of tailored microbial oils.

Une réconciliation entre un arbre de gènes et un arbre d’espèces décrit une histoire d’évolution des gènes homologues en termes de duplications et pertes de gènes. Pour inférer une réconciliation pour un arbre de gènes et un arbre d’espèces, la parcimonie est généralement utilisée selon le nombre de duplications et/ou de pertes. Les modèles de réconciliation sont basés sur des critères probabilistes ou combinatoires. Le premier article définit un modèle combinatoire simple et général où les duplications et les pertes sont clairement identifiées et la réconciliation parcimonieuse n’est pas la seule considérée. Une architecture de toutes les réconciliations est définie et des algorithmes efficaces (soit de dénombrement, de génération aléatoire et d’exploration) sont développés pour étudier les propriétés combinatoires de l’espace de toutes les réconciliations ou seulement les plus parcimonieuses. Basée sur le processus classique nommé naissance-et-mort, un algorithme qui calcule la vraisemblance d’une réconciliation a récemment été proposé. Le deuxième article utilise cet algorithme avec les outils combinatoires décrits ci-haut pour calculer efficacement (soit approximativement ou exactement) les probabilités postérieures des réconciliations localisées dans le sous-espace considéré. Basé sur des taux réalistes (selon un modèle probabiliste) de duplication et de perte et sur des données réelles/simulées de familles de champignons, nos résultats suggèrent que la masse probabiliste de toute l’espace des réconciliations est principalement localisée autour des réconciliations parcimonieuses. Dans un contexte d’approximation de la probabilité d’une réconciliation, notre approche est une alternative intéressante face aux méthodes MCMC et peut être meilleure qu’une approche sophistiquée, efficace et exacte pour calculer la probabilité d’une réconciliation donnée. Le problème nommé Gene Tree Parsimony (GTP) est d’inférer un arbre d’espèces qui minimise le nombre de duplications et/ou de pertes pour un ensemble d’arbres de gènes. Basé sur une approche qui explore tout l’espace des arbres d’espèces pour les génomes considérés et un calcul efficace des coûts de réconciliation, le troisième article décrit un algorithme de Branch-and-Bound pour résoudre de façon exacte le problème GTP. Lorsque le nombre de taxa est trop grand, notre algorithme peut facilement considérer des relations prédéfinies entre ensembles de taxa. Nous avons testé notre algorithme sur des familles de gènes de 29 eucaryotes. / A reconciliation between a gene tree and a species tree depicts an evolutionary scenario of the homologous genes in terms of gene duplications and gene losses. To infer such a reconciliation given a gene tree and a species tree, parsimony is generally used according to the number of gene duplications and/or losses. The combinatorial models of reconciliation are based on probabilistic or combinatorial criteria. The first paper defines a simple and more general combinatorial model of reconciliation which clearly identifies duplication and loss events and does not only induce the most parsimonious reconciliation. An architecture of all possible reconciliations is developed together with efficient algorithms (that is counting, randomization, and exploration) to study combinatorial properties of the space of all reconciliations or only the most parsimonious ones. Based on the classical birth-death process, an algorithm that computes the likelihood of a reconciliation has recently been proposed. The second paper uses this algorithm together with the combinatorial tools described above to compute efficiently, either exactly or approximately, the posterior probability of the reconciliations located in the considered subspace. Based on realistic gene duplication and loss rates and on real/simulated datasets of fungal gene families, our results suggest that the probability mass of the whole space of reconciliations is mostly located around the most parsimonious ones. In the context of posterior probability approximation, our approach is a valuable alternative to a MCMC method and can competes against a sophisticated, efficient, and exact computation of the probability of a given reconciliation. The Gene Tree Parsimony (GTP) problem is to infer a species tree that minimizes the number of duplications and/or losses over a set of gene family trees. Based on a new approch that explores the whole species tree space for the considered taxa and an efficient computation of the reconciliation cost, the third paper describes a Branch-and- Bound algorithm that solves exactly the GTP problem. When the considered number of taxa is too large, our algorithm can naturally take into account predefined relationships between sets of taxa. We test our algorithm on a dataset of eukaryotic gene families spanning 29 taxa.

La leucémie lymphoblastique aigüe (LLA) est une maladie génétique complexe. Malgré que cette maladie hématologique soit le cancer pédiatrique le plus fréquent, ses causes demeurent inconnues. Des études antérieures ont démontrées que le risque à la LLA chez l’enfant pourrait être influencé par des gènes agissant dans le métabolisme des xénobiotiques, dans le maintient de l’intégrité génomique et dans la réponse au stress oxydatif, ainsi que par des facteurs environnementaux. Au cours de mes études doctorales, j’ai tenté de disséquer davantage les bases génétiques de la LLA de l’enfant en postulant que la susceptibilité à cette maladie serait modulée, au moins en partie, par des variants génétiques agissant dans deux voies biologiques fondamentales : le point de contrôle G1/S du cycle cellulaire et la réparation des cassures double-brin de l’ADN. En utilisant une approche unique reposant sur l’analyse d’une cohorte cas-contrôles jumelée à une cohorte de trios enfants-parents, j’ai effectué une étude d’association de type gènes/voies biologiques candidats. Ainsi, j’ai évaluer le rôle de variants provenant de la séquence promotrice de 12 gènes du cycle cellulaire et de 7 gènes de la voie de réparation de l’ADN, dans la susceptibilité à la LLA. De tels polymorphismes dans la région promotrice (pSNPs) pourraient perturber la liaison de facteurs de transcription et mener à des différences dans les niveaux d’expression des gènes pouvant influencer le risque à la maladie. En combinant différentes méthodes analytiques, j’ai évalué le rôle de différents mécanismes génétiques dans le développement de la LLA chez l’enfant. J’ai tout d’abord étudié les associations avec gènes/variants indépendants, et des essaies fonctionnels ont été effectués afin d’évaluer l’impact des pSNPs sur la liaison de facteurs de transcription et l’activité promotrice allèle-spécifique. Ces analyses ont mené à quatre publications. Il est peu probable que ces gènes de susceptibilité agissent seuls; j’ai donc utilisé une approche intégrative afin d’explorer la possibilité que plusieurs variants d’une même voie biologique ou de voies connexes puissent moduler le risque de la maladie; ces travaux ont été soumis pour publication. En outre, le développement précoce de la LLA, voir même in utero, suggère que les parents, et plus particulièrement la mère, pourraient jouer un rôle important dans le développement de cette maladie chez l’enfant. Dans une étude par simulations, j’ai évalué la performance des méthodes d’analyse existantes de détecter des effets fœto-maternels sous un design hybride trios/cas-contrôles. J’ai également investigué l’impact des effets génétiques agissant via la mère sur la susceptibilité à la LLA. Cette étude, récemment publiée, fût la première à démontrer que le risque de la leucémie chez l’enfant peut être modulé par le génotype de sa mère. En conclusions, mes études doctorales ont permis d’identifier des nouveaux gènes de susceptibilité pour la LLA pédiatrique et de mettre en évidence le rôle du cycle cellulaire et de la voie de la réparation de l’ADN dans la leucémogenèse. À terme, ces travaux permettront de mieux comprendre les bases génétiques de la LLA, et conduiront au développement d’outils cliniques qui amélioreront la détection, le diagnostique et le traitement de la leucémie chez l’enfant. / Childhood acute lymphoblastic leukemia (ALL) is a complex and heterogeneous genetic disease. Although it is the most common pediatric cancer, its etiology remains poorly understood. Previous studies provided evidence that childhood ALL might originate through the collective contribution of different genes controlling the efficiency of carcinogen metabolism, the capacity of maintaining DNA integrity and the response to oxidative stress, as well as environmental factors. In my doctoral research project I attempted to further dissect the genetic intricacies underlying childhood ALL. I postulated that a child’s susceptibility to ALL may be influenced, in part, by functional sequence variation in genes encoding components of two core biologic pathways: G1/S cell cycle control and DNA double-strand break repair. Using a unique two-tiered study design consisting of both unrelated ALL cases and healthy controls, as well as case-parent trios, I performed a pathway-based candidate-gene association study to investigate the role of sequence variants in the promoter regions of 12 candidate cell cycle genes and 7 DNA repair genes, in modulating ALL risk among children. Polymorphisms in promoter regions (pSNPs) could perturb transcription factor binding and lead to differences in gene expression levels that in turn could modify the risk of disease. To better depict the complex genetic architecture of childhood ALL, I used multiple analytical approaches. First, individual genes/variants were tested for association with disease, while functional in vitro validation was performed to evaluate the impact of the pSNPs on differential transcription factor binding and allele-specific promoter activity. These analyses led to four published articles. Given that these genes are not likely to act alone to confer disease risk I used an integrative approach to explore the possibility that combinations of functionally relevant pSNPs among several components of the same or of interconnected pathways, could contribute to modified childhood ALL risk either through pathway-specific or epistatic effects; this work was recently submitted for publication. Finally, childhood ALL is thought to arise in utero suggesting that the parents, and in particular the mother, may play an important role in shaping disease susceptibility in their offspring. Using simulations, I investigated the performance of existing methods to test for maternal genotype associations using a case-parent trio/case-control hybrid design, and then assessed the impact of maternally-mediated genetic effects on ALL susceptibility among children. This published work was the first to show that the mother’s genotype can indeed influence the risk of leukemia in children, further corroborating the importance of considering parentally-mediated effects in the study of early-onset diseases. In conclusion, my doctoral work lead to the identification of novel genetic susceptibility loci for childhood ALL and provided evidence for the implication of the cell cycle control and DNA repair pathways in leukemogenesis. Better elucidation of the genetic mechanisms underlying the pathogenesis of ALL in children could be of great diagnostic value and provide data to help guide risk-directed therapy and improve disease management and outcome. Ultimately, this study brings us one step closer to unraveling the genetic architecture of childhood ALL and provides a stepping-stone towards disease prevention.